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铝合金是工业中应用广泛的一类有色金属结构材料,在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。工业经济的飞速发展,对铝合金焊接结构件的需求日益增多,使铝合金的焊接性研究也随之深入。目前铝合金是应用多的合金。
铝合金密度低,但强度比较高,接近或超过优质钢,塑性好,可加工成各种型材,具有优良的导电性、导热性和抗蚀性,工业上广泛使用,使用量仅次于钢。一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能、物理性能和抗腐蚀性能。硬铝合金属AI—Cu—Mg系,一般含有少量的Mn,可热处理强化.其特点是硬度大,但塑性较差。超硬铝属Al一Cu—Mg—Zn系,可热处理强化,是室温下强度 的铝合金,但耐腐蚀性差,高温软化快。锻铝合金主要是Al—Zn—Mg—Si系合金,虽然加入元素种类多,但是含量少,因而具有优良的热塑性,适宜锻造,故又称锻造铝合金。
物质结构
纯铝的密度小(ρ=2.7g/cm3),大约是铁的 1/3,熔点低(660℃),铝是面心立方结构,故具有很高的塑性(δ:32~40%,ψ:70~90%),易于加工,可制成各种型材、板材,抗腐蚀性能好。但是纯铝的强度很低,退火状态 σb 值约为8kgf/mm2,故不宜作结构材料。通过长期的生产实践和科学实验,人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等方法来强化铝,这就得到了一系列的铝合金。 添加一定元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度,σb 值分别可达 24~60kgf/mm2。这样使得其“比强度”(强度与比重的比值 σb/ρ)胜过很多合金钢,成为理想的结构材料,广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面,飞机的机身、蒙皮、压气机等常以铝合金制造,以减轻自重。采用铝合金代替钢板材料的焊接,结构重量可减轻50%以上。
铝和铝合金可以用各种不同的方法熔炼。常使用的是无芯感应炉和槽式感应炉、坩埚炉和反射式平炉(使用天然气或燃料油燃烧)以及电阻炉和电热辐射炉。炉料种类广泛,从高质量的预合金化铸锭一直到专门由低等级废料构成的炉料都可以使用。然而,即使在适宜熔炼浇注的条件下,熔化的铝也易受三种类型的不良影响:
·在高温条件下,随着时间的推移,氢气的吸附导致溶解在熔液中氢气的增加。
·在高温条件下,随着时间的推移,熔液发生氧化。
·合金元素的丧失。
好处是显而易见的,为关键的是,这条工艺路线能不能走通?铸轧工艺复杂,技术难度高,国内大多数铝加工企业都不敢轻易涉足。为保证铸轧的稳定性,铝液要实现在40mm—70mm很短区间内由熔体铸轧成固体金属带坯的转变。期间,任何一个参数变化,其他参数也要随之立即调整,才能确保各项工艺参数相匹配。
此外,铸轧3004防锈铝合金产品的研制,化学成分比例难以调控,特别是金属镁较为活泼,在空气中易自燃,且流动性差,凝固成型性能差,所以研发困难重重。
“为保险起见,我们优先使用镁含量较低的3105进行初步试制,再在3105试验基础上结合对3004铝合金自身特性的研究,终确定3004铝合金试制方案。”李彦勤说。配料、熔炼、除气……在经过种种工序后,2018年3月,12卷3105合金一次试制成功,生产周期3天,板面质量、机械性能优良。
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