Kapasitas produksi dan output industri pengolahan aluminium Tiongkok telah berkembang menjadi bidang yang berkembang pesat, termasuk aluminium biasa sipil dan pelat paduan aluminium, strip, foil, profil aluminium untuk konstruksi dan angkutan kereta api, bahan pengalengan, dan substrat pelat aluminium untuk pencetakan. Bagian tambahannya sebagian besar terdiri dari perusahaan swasta. Cina merupakan negara besar dalam industri pengolahan aluminium.
Dalam beberapa tahun terakhir, pengembangan material aluminium dan paduan aluminium terutama berfokus pada dua arah: (1) pengembangan material paduan aluminium baru dengan kekuatan tinggi dan ketangguhan tinggi untuk memenuhi kebutuhan bidang khusus seperti dirgantara, transportasi, dan fasilitas militer; (2) Mengembangkan paduan aluminium sipil dengan sifat dan fungsi berbeda untuk memenuhi material baru untuk kondisi dan aplikasi berbeda. Meluasnya penerapan paduan aluminium telah mendorong pengembangan teknologi pemrosesan dan persiapan paduan aluminium, namun dengan peningkatan berkelanjutan dalam persyaratan kinerja untuk produk paduan aluminium, persyaratan baru juga telah diajukan untuk teknologi pemrosesan paduan aluminium. Menghargai dan memperkuat penelitian tentang karakteristik dasar paduan aluminium dan membangun teori sistematis, yang selanjutnya meningkatkan pemahaman tentang karakteristik pemrosesan paduan aluminium, adalah satu-satunya cara untuk mencapai inovasi teknologi dalam pemrosesan paduan aluminium.
1. Penelitian tentang sifat-sifat dasar bahan paduan aluminium
Kajian yang sistematis dan mendalam terhadap karakteristik dasar paduan aluminium menjadi landasan inovasi teknologi pengolahan paduan aluminium. Berdasarkan teori pemrosesan paduan aluminium yang ada, instrumen dan peralatan yang sangat baik seperti komputer dan kamera definisi tinggi berkecepatan tinggi digunakan untuk mempelajari perilaku perpindahan panas dan massa dari proses pemadatan lelehan paduan aluminium, hukum evolusi padatan paduan aluminium fase deformasi dan presipitasi selama proses perlakuan panas, dan hubungan konstitutif antara kinerja komprehensif antarmuka struktur mikro multifase. Sistem teori teknologi pemrosesan paduan aluminium yang dimiliki sendiri dan sistematis terbentuk. Pada saat yang sama, menggabungkan peralatan pemrosesan paduan aluminium saat ini dan teknologi persiapan produksi untuk memandu dan mengoptimalkan teknologi produksi dan pemrosesan paduan aluminium saat ini, untuk mencapai inovasi dalam teknologi dan bahan pemrosesan aluminium.
(1) Penelitian tentang karakteristik dasar peleburan dan pengecoran paduan aluminium. Pelajari distribusi medan termal selama proses pemadatan berbagai jenis lelehan aluminium pada laju pendinginan yang berbeda dan bentuk awal bagian depan pemadatan lelehan, jelajahi hukum evolusi bentuknya selama kemajuan bagian depan pemadatan, dan pengaruhnya undang-undang tentang bidang tegangan termal internal benda kerja; Mempelajari redistribusi zat terlarut selama proses pemadatan, memahami jenis, mekanisme termodinamika dan kinetik pembentukan dan pertumbuhan endapan pemadatan primer, serta pola distribusi berbagai jenis endapan pemadatan primer dan mekanisme pembentukan berbagai cacat selama pemadatan. proses.
(2) Penelitian tentang karakteristik dasar deformasi plastis paduan aluminium. Mempelajari mekanisme pengaruh gaya deformasi eksternal terhadap fragmentasi endapan solidifikasi primer dengan berbagai ukuran/jenis; Pelajari hubungan intrinsik antara gaya deformasi eksternal, kecepatan deformasi, variabel deformasi, distribusi suhu deformasi, ketahanan deformasi, batas retak material, tegangan internal sisa; Pelajari jenis endapan deformasi, mekanisme termodinamika dan kinetik pembentukan dan pertumbuhannya.
(3) Penelitian tentang karakteristik dasar perlakuan panas paduan aluminium. Mempelajari mekanisme termodinamika dan kinetik pelarutan berbagai jenis endapan solidifikasi primer/presipitasi deformasi selama perlakuan panas larutan padat paduan aluminium; Mempelajari mekanisme perpindahan panas dan residual variasi stres internal hukum paduan aluminium selama pengobatan pendinginan cepat; Selama proses perlakuan panas penuaan, jelajahi mekanisme termodinamika dan kinetik dari pembentukan dan pertumbuhan berbagai jenis fase presipitasi, dan pahami pola distribusi berbagai jenis fase presipitasi; Mempelajari mekanisme interaksi antara berbagai jenis/ukuran fasa endapan dan antarmuka dengan cacat titik/garis, pengaruh jarak partikel dan batas butir berbagai jenis/ukuran fasa endapan terhadap gerak cacat garis, serta inisiasi dan perambatan retakan. ; Melakukan penelitian mendalam tentang pengaruh jenis fase presipitasi/ukuran/distribusi pada sifat mekanik statis/dinamis dan resistansi korosi material, serta hubungan yang sesuai antara sifat mekanik statis/dinamis bahan dan ketahanannya terhadap tinggi- kerusakan dampak kecepatan.
2. Penelitian dan Proposal Material Aluminium Alloy Sipil
Bahan paduan aluminium telah banyak digunakan di bidang penerbangan sipil, transportasi, elektronik 3C, energi baru, olahraga, dan konstruksi. Persaingan pasar yang ketat telah mendorong peningkatan persyaratan kualitas dan kinerja untuk produk paduan aluminium sipil. Oleh karena itu, hanya dengan mengeksplorasi lebih jauh potensi paduan aluminium, meneliti dan mengembangkan bahan paduan aluminium sipil yang unggul serta teknologi pemrosesan, kita dapat memenuhi permintaan pasar dengan lebih baik.
2.1. Paduan aluminium berkinerja tinggi untuk penerbangan sipil
(1) Teknologi persiapan rekayasa untuk bahan paduan aluminium tanah jarang berkinerja tinggi baru untuk penerbangan sipil. Melakukan penelitian dasar mendalam tentang penerapan unsur tanah jarang pada paduan aluminium tanah jarang berkinerja tinggi untuk penerbangan sipil, mengungkap mekanisme pengaruh unsur tanah jarang dalam paduan aluminium, mempelajari secara sistematis hukum evolusi struktur mikro dalam kondisi mekanik termal, dan hubungan dengan kinerja, dan membentuk sistem teori dasar untuk desain komposisi, persiapan dan pemrosesan paduan aluminium tanah jarang berkinerja tinggi; Penelitian lebih lanjut akan dilakukan pada persiapan teknik dan penerapan bahan paduan aluminium tanah jarang berkinerja tinggi baru, membentuk serangkaian proses produksi lengkap dan teknologi aplikasi untuk bahan deformasi paduan aluminium tanah jarang berkinerja tinggi baru, dengan kapasitas produksi batch yang stabil, mencapai instalasi dan penerapan pada pesawat penerbangan sipil, dan memenuhi kebutuhan produksi batch pesawat penerbangan sipil.
(2) Paduan aluminium baru berkekuatan tinggi, tahan korosi, dan tahan panas. Terobosan teknologi utama seperti desain komposisi dan teknologi kontrol yang tepat untuk paduan aluminium berkekuatan tinggi dan tahan panas, teknologi kontrol pengecoran dan pembentukan untuk paduan tahan panas dengan kandungan paduan tinggi, teknologi perlakuan homogenisasi multi-tahap, dan kekuatan termal stabilitas suhu tinggi struktur fasa dan teknologi kontrol kinerja untuk logam tanah jarang Sc, Er, dll., untuk membentuk teknologi persiapan kontrol stabilitas kualitas untuk ingot paduan tinggi, dan mengembangkan bahan baru untuk paduan aluminium berkekuatan tinggi dan tahan panas yang mengandung unsur tanah jarang; Melaksanakan penelitian teknik pada bahan paduan aluminium berkekuatan tinggi dan tahan panas untuk menyediakan cadangan teknis untuk komponen tipikal yang diterapkan di bidang penerbangan sipil.
(3) Paduan aluminium berkekuatan tinggi, tangguh, tahan korosi, dan tahan terhadap kerusakan. Menanggapi persyaratan desain untuk toleransi kerusakan daya tahan dan ketahanan korosi pada pesawat penerbangan sipil, pengembangan lembaran paduan aluminium dengan tingkat kekuatan 700 MPa yang berkekuatan tinggi dan ketahanan korosi yang tinggi serta ketangguhan tinggi merupakan tren yang tak terelakkan. Melalui penelitian tentang desain dan optimalisasi komposisi paduan baru, perlakuan homogenisasi multi-level pada partikel fase terdispersi, kontrol struktur mikro deformasi selama proses penggulungan, dan kontrol bentuk pelat, kami berencana untuk mengembangkan kekuatan 700 MPa dengan ketahanan korosi tinggi dan paduan aluminium ketangguhan tinggi yang telah diregangkan sebelumnya. pelat tebal sedang dengan kekuatan patah yang luar biasa, ketangguhan ketahanan korosi, menyediakan cadangan teknis untuk komponen struktural utama dalam aplikasi penerbangan sipil.
(4) Nanopartikel yang dihasilkan sendiri di tempat meningkatkan komposit berbasis aluminium berkinerja tinggi. Bahan ini memiliki keunggulan kekuatan spesifik yang tinggi, modulus spesifik, ketahanan lelah yang baik, ketahanan panas yang baik, ketahanan korosi, dan biaya persiapan yang relatif rendah. Saat ini merupakan terobosan material baru paduan aluminium. Kuasai teknik kontrol morfologi dan ukuran nanopartikel yang dihasilkan sendiri di tempat, dan gunakan medan magnet pulsa frekuensi tinggi dan teknik kontrol medan ultrasonik energi tinggi untuk mengontrol agregasi dan distribusi nanopartikel, optimalkan nanopartikel yang dihasilkan sendiri di tempat diperkuat teknologi pengecoran DC komposit berbasis aluminium berkinerja tinggi. Sambil memperbaiki struktur paduan, mencapai distribusi nanopartikel yang seragam dalam butiran paduan dan batas butir secara signifikan meningkatkan kekuatan, plastisitas, dan ketahanan terhadap kelelahan bahan paduan aluminium, memungkinkan produksi skala besar dan penerapan pasar ingot industri dan produk aluminium.
(5) Teknologi utama dan penelitian aplikasi untuk persiapan dan pemrosesan paduan aluminium penerbangan berkualitas tinggi. Untuk bahan paduan aluminium berkualitas tinggi yang digunakan dalam penerbangan, penelitian mendalam dilakukan mengenai hubungan intrinsik antara komposisi paduan, struktur mikro, sifat, persiapan dan pemrosesan, serta mekanisme penguatan dan pengerasan dan masalah ilmiah lainnya, serta rinciannya. teknologi kontrol. Prinsip-prinsip pengendalian organisasi dan pedoman layanan keselamatan ditetapkan, dan platform data dasar dibangun untuk menerobos hambatan teknis utama dalam persiapan keandalan tinggi, stabilitas tinggi, dan homogenitas tinggi dari bahan struktural paduan aluminium besar. Hal ini memberikan landasan teoritis dan dukungan teknis utama untuk produksi bahan struktural paduan aluminium penerbangan yang independen dan terkendali.
2.2. Paduan aluminium ringan untuk transportasi
(1) Penelitian dan pengembangan bahan aluminium cacat tingkat otomotif yang menyeimbangkan ringan dan keselamatan, serta produksi industri berkualitas tinggi. Tiongkok adalah pasar konsumen mobil terbesar di dunia, dan desain serta manufaktur kendaraan berbahan bakar tradisional dan kendaraan energi baru akan semakin meningkatkan penerapan bahan aluminium, termasuk seluruh bodi aluminium dan wadah baterai untuk kendaraan energi baru. Ada kebutuhan mendesak untuk desain, penelitian dan pengembangan, serta industrialisasi bahan paduan aluminium cacat berkualitas tinggi. Mengambil perusahaan sebagai badan utama, melalui integrasi erat "penelitian, produksi, dan aplikasi", penelitian dan pengembangan bersama dilakukan untuk mengatasi tautan masalah dalam keseluruhan proses, menyempurnakan dan mengukur detail sistem dan parameter standar dalam produksi dan proses persiapan, membangun sistem dan sistem manajemen produksi yang dapat dilacak, dan mencapai produksi yang berkualitas tinggi dan stabil serta penerapan bahan aluminium cacat khas untuk kendaraan.
(2) Penelitian dasar tentang penerapan korelasi antara desain aluminium dan "kinerja struktur proses". Berdasarkan persyaratan kinerja aplikasi 6 bahan aluminium seri XXXXX (pelat dan profil) untuk struktur bodi mobil dan 3 bahan aluminium seri XXXXX untuk cangkang baterai, dan mengandalkan teknik karakterisasi kuantitatif struktur mikro multidimensi dan multiskala, desain paduan, dan penelitian proses berdasarkan persyaratan kinerja yang komprehensif, desain paduan dan penelitian proses berdasarkan kinerja tunggal yang sangat baik, dan penelitian dan evaluasi kinerja aplikasi (pembentukan, penyambungan, dll.) dilakukan. Bahan paduan aluminium untuk bodi mobil dan strukturnya, cangkang baterai dikembangkan, dan produksi serta persiapan berbiaya rendah dan stabilitas tinggi tercapai.
(3) Sifat mampu bentuk yang tinggi dan paduan aluminium berkekuatan tinggi. Dengan mengoptimalkan komposisi kimia dan teknologi pemrosesan paduan aluminium, bahan paduan aluminium berkekuatan tinggi dengan kinerja penarikan dalam yang setara (kondisi T4P) dengan paduan aluminium otomotif 6016 saat ini dan kekuatan setara dengan kondisi 2024-T351 setelah pemanggangan jangka pendek telah diperoleh. dikembangkan, yang memenuhi persyaratan kinerja penutup penyok tahan benturan untuk bobot ringan otomotif.
(4) Paduan aluminium busa berkekuatan tinggi ukuran besar. Aluminium busa memiliki karakteristik struktur berpori dan logam, serta memiliki banyak sifat yang sangat baik seperti ringan, kekuatan spesifik tinggi, penyerapan energi, penyerapan goncangan, redaman, penyerapan suara, pembuangan panas, pelindung elektromagnetik, dll. Teknologi simulasi digunakan untuk mempelajari secara mendalam dan sistematis interaksi antara struktur aluminium busa dan sifat material, mengoptimalkan parameter proses produksi industri, menyederhanakan proses produksi, mengurangi biaya produksi, dan mewujudkan penerapan pasar bahan paduan aluminium busa berkekuatan tinggi dan spesifikasi besar di bidang transportasi ringan.
2.3 Aluminium elektronik 3C dan paduan aluminium lainnya
(1) Pengembangan dan industrialisasi paduan aluminium tanah jarang. Tiongkok memiliki sumber daya tanah jarang yang melimpah, dan industri paduan aluminium berskala besar. Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa kombinasi beberapa unsur tanah jarang (RE) dengan paduan aluminium dapat secara efektif meningkatkan kinerjanya. Namun, Tiongkok belum mengembangkan paduan aluminium tanah jarang yang stabil untuk aplikasi, juga belum mengembangkan paduan aluminium tanah jarang dengan karakteristik Tiongkok secara internasional. Oleh karena itu, perlu terus ditingkatkan upaya-upaya terkait penelitian dan proses industrialisasi. Dengan menggabungkan penelitian, pembelajaran, dan penerapan secara erat, penelitian lebih lanjut tentang penerapan dasar unsur tanah jarang dalam paduan aluminium dapat dilakukan, dan mekanisme pengaruh unsur tanah jarang dalam paduan aluminium dipahami secara mendalam. Beberapa paduan aluminium tanah jarang dengan nilai praktis dikembangkan dan dipromosikan untuk aplikasi.
(2) Paduan aluminium permukaan tinggi 5G, kekuatan tinggi, dan konduktivitas termal tinggi. Dengan mengoptimalkan komposisi kimia paduan dan mengatur struktur material secara wajar, mempelajari pengaruh komposisi paduan, pemrosesan deformasi, dan proses perlakuan panas terhadap kekuatan, konduktivitas termal, dan kinerja anodisasi paduan, pengendalian butiran paduan dan kedua. senyawa fasa dapat dicapai; Melalui regulasi organisasi dan penelitian tentang proses anodisasi dan pewarnaan elektrolitik, diperoleh film anodisasi dengan lapisan seragam, tidak ada perbedaan warna, dan tidak ada cacat seperti bintik hitam dan garis hitam. Permukaan tinggi, konduktivitas termal tinggi, dan bahan paduan aluminium berkekuatan tinggi telah dikembangkan untuk memenuhi permintaan pasar akan casing ponsel 5G, pelat tengah ponsel, bahan aluminium ekstrusi, dan lembaran gulungan.
(3) Anoda paduan aluminium yang efisien dan murah untuk baterai udara aluminium. Pelajari secara menyeluruh dan sistematis elemen paduan unik anoda paduan aluminium, seperti elemen logam dengan titik leleh rendah, proses deformasi, dan proses perlakuan panas, serta pengaruhnya terhadap aktivitas elektrokimia dan ketahanan korosi diri anoda aluminium. Melakukan penelitian dasar tentang karakteristik aktivasi dan pasivasi bahan anoda paduan aluminium, mengembangkan bahan anoda paduan aluminium yang memenuhi persyaratan baterai udara aluminium, dan mewujudkan penerapan baterai udara aluminium yang berorientasi pasar pada bobot ringan otomotif, catu daya darurat, dan lainnya bidang.
(4) paduan aluminium berkekuatan 800 MPa. Menerobos rangkaian desain komponen paduan aluminium berkekuatan tinggi yang ada, kami telah mengembangkan bahan paduan aluminium jenis baru dengan kekuatan 800 MPa di seri 7XX. Kami akan fokus melakukan penelitian pada teknologi utama seperti desain komposisi industri dan kontrol yang benar terhadap paduan aluminium berkekuatan tinggi tingkat 800 MPa, pembentukan ingot paduan tinggi dan persiapan ingot berkualitas metalurgi tinggi, mengatur keseragaman struktur mikro selama pemrosesan panas, dan mengendalikan proses perlakuan panas yang presisi. Kami akan mengembangkan teknologi pengendalian stabilitas kualitas untuk produksi batch ingot paduan tinggi dan menetapkan teknologi pengendalian terperinci untuk evolusi dan struktur struktur mikro selama pemrosesan dan perlakuan panas; Menyelesaikan pengembangan komponen tipikal dan memverifikasi penerapannya dalam kondisi layanan simulasi, mencapai penggantian ringan bahan struktural berkekuatan tinggi untuk kapal terlebih dahulu, dan menyediakan cadangan teknis untuk desain ringan dan persiapan komponen struktural tipikal untuk aplikasi di luar angkasa, penerbangan, transportasi, dan bidang lainnya.
(5) Kekuatan tinggi, tangguh, batang bor paduan aluminium yang tahan korosi, tahan panas untuk eksplorasi minyak bumi. Dibandingkan dengan pipa bor baja, pipa bor aluminium memiliki keunggulan kepadatan spesifik rendah, kekuatan tinggi, tegangan lentur rendah, dan resistensi terhadap gas asam seperti H2S dan korosi CO2. Mereka juga memiliki kemampuan kedalaman pengeboran yang lebih besar dan kemampuan penyerapan kejut yang lebih kuat. Oleh karena itu, pipa bor paduan aluminium memiliki keunggulan yang jelas dalam eksplorasi dan pengembangan sumur dalam, sumur ultra dalam, dan sumur gas asam. Meneliti dan mengoptimalkan proses perlakuan panas paduan di negara bagian zat terlarut tinggi untuk mengendalikan struktur mikro, untuk mencapai kombinasi MPT, GBP, dan PFZ yang lebih baik, dan untuk mengoptimalkan pencocokan kekuatan tinggi, ketangguhan tinggi, ketahanan korosi, dan panas resistensi paduan; Mempelajari perilaku deformasi paduan dan membangun model evolusi mikrostruktur paduan; Memahami hubungan antara faktor-faktor seperti komposisi, struktur mikro, dan sifat makroskopik, menetapkan model untuk pengerasan waktu, korosi stres, dan ketangguhan fraktur, mencapai kontrol mikrostruktur yang benar, dan mengembangkan dan menghasilkan kekuatan tinggi, tangguh, tahan korosi, panas- Batang bor paduan aluminium tahan untuk eksplorasi minyak bumi yang memenuhi permintaan pasar.
(6) Pengembangan dan industrialisasi teknologi pemrosesan ramah lingkungan untuk bahan paduan aluminium. Dalam menghadapi kekurangan sumber daya dan energi, pemanfaatan sumber daya secara komprehensif dan inovasi teknologi sangatlah penting. Sistem ini melakukan penelitian dasar tentang penerapan paduan aluminium daur ulang, memahami secara mendalam efek penggabungan beberapa elemen dalam paduan aluminium dan mekanisme dampaknya terhadap struktur dan properti material, menetapkan sistem daur ulang dan penggunaan kembali paduan aluminium, mengembangkan energi rendah, hemat energi. biaya, teknologi persiapan dan pemrosesan ramah lingkungan berkinerja tinggi untuk bahan paduan aluminium, dan memberikan dukungan teoritis dan teknis untuk persiapan paduan aluminium ramah lingkungan dan ramah lingkungan berbiaya rendah dan "satu aluminium multi energi" dengan nilai aplikasi, mencapai energi ketat Tiongkok- tujuan penghematan dan pengurangan emisi dari tahun ke tahun tahun dan peningkatan ramah lingkungan pada industri aluminium.
3. Kesimpulan dan pandangan
Kinerja tinggi, kualitas tinggi, keseragaman tinggi, biaya rendah, dan perlindungan lingkungan rendah karbon masih menjadi arah utama pengembangan material baru untuk paduan aluminium sipil dan teknologi pemrosesan aluminium. Salah satunya adalah mengembangkan teknologi pengecoran yang unggul, terus meningkatkan efisiensi pemanfaatan energi, mengurangi emisi, dan meningkatkan tingkat pengendalian kualitas metalurgi, komposisi kimia, dan struktur mikro ingot; Yang kedua adalah mengintegrasikan dan menerapkan pencapaian teknologi unggul kontemporer, mengembangkan otomatisasi presisi tinggi, spesialisasi, dan peralatan teknis berskala besar, meningkatkan efisiensi, dan memastikan produksi produk berkualitas tinggi dan sangat seragam dalam skala besar; Yang ketiga adalah memanfaatkan sepenuhnya penerapan teknologi simulasi komputer di bidang penelitian dan pengembangan material baru, pemrosesan, teknologi pemrosesan, serta desain dan optimalisasi cetakan, memperpendek siklus pengembangan secara signifikan, mengurangi risiko pengembangan, meningkatkan efisiensi produksi, dan mengurangi biaya. .
Saat ini, bahan pengolahan paduan aluminium berkembang menuju multi paduan, lebar besar, kekuatan dan ketangguhan tinggi, kemurnian tinggi, presisi tinggi, stabilitas tinggi, superplastisitas dan superkonduktivitas. Hal ini pasti membutuhkan banyak penelitian mendalam tentang inovasi teknologi, mulai dari penelitian mekanisme material hingga pengendalian elemen proses, faktor-faktor yang memengaruhi pemrosesan, formulasi parameter jalur proses yang masuk akal, pelacakan dan pengawasan kualitas yang ketat, dll., untuk menetapkan karakterisasi karakteristik dasar paduan aluminium, pemrosesan basis data teknologi dan sistem inspeksi dan evaluasi kualitas produk, dan mencapai pengembangan inovatif teknologi pemrosesan bahan paduan aluminium sipil yang sangat baik.
