Основные области применения алюминиевых сплавов и направления развития высокопрочных и коррозионно-стойких алюминиевых сплавов
2025-09-29
Алюминиевые сплавы благодаря низкой плотности, хорошей электропроводности и теплопроводности, а также выдающейся коррозионной стойкости широко применяются во многих областях. Добавлением меди, магния, кремния, цинка и других легирующих элементов можно изменить их свойства для удовлетворения различных требований.
В части областей применения в авиационно-космической отрасли алюминиевые сплавы являются предпочтительным материалом для изготовления фюзеляжей самолетов, деталей двигателей и конструкций космических аппаратов; в автомобилестроении они используются для кузовов, деталей двигателей и т. п., что позволяет снизить массу и повысить топливную эффективность; в судостроении применяются для конструкций корпуса, снижая массу и повышая коррозионную стойкость; кроме того, они находят применение в машиностроении, химической промышленности и других сферах.
По типам обычные алюминиевые сплавы применяются в общих конструкциях и других областях с невысокими требованиями к характеристикам; сверхвысокопрочные алюминиевые сплавы благодаря очень высокой прочности и хорошей вязкости используются в основном в авиационно-космической отрасли, высокоскоростных поездах и т. п.; жаропрочные алюминиевые сплавы сохраняют хорошие свойства при высоких температурах и подходят для авиации, деталей автомобильных двигателей и других применений; алюминиевые матричные композиционные материалы при комбинировании с другими материалами значительно улучшают характеристики и применяются в авиационно-космической отрасли, электромобилях и т. п.
Высокопрочные алюминиевые сплавы широко применяются в авиационной промышленности благодаря малой плотности, высокой прочности, хорошей обрабатываемости и свариваемости, а также отличной коррозионной стойкости; одновременно они находят применение в космической технике, транспортном строительстве, строительстве и других областях. Исследования и разработка сверхвысокопрочных алюминиевых сплавов имеют давнюю историю: от исследований сплавов системы Al–Zn–Mg–Cu в 1930 х годах до последующего введения следовых элементов для улучшения свойств. Успешное применение таких сплавов, как американский 7075 и советский B95, способствовало углублению исследований. Сегодня сверхвысокопрочные алюминиевые сплавы продолжают развиваться: новые сплавы обладают улучшенными характеристиками и более выгодной стоимостью, их применение расширяется, и исследования в этой области являются одним из глобальных центров внимания в области конструкционных материалов. В будущем ожидается дальнейшая оптимизация состава сплавов и технологий производства; такие новые технологии, как 3D печать, также открывают для них более широкие перспективы.
Толстые листы IM/7050T74 и листы 7055T77 широко используются в аэрокосмической промышленности и пользуются высоким спросом благодаря своим исключительным эксплуатационным характеристикам. Технология быстрой кристаллизации/порошковой металлургии (RS/PM) позволяет получать алюминиевые сплавы с превосходными эксплуатационными характеристиками. Американская корпорация Alcoa разработала алюминиевый сплав PM/7090, используя эту технологию, который широко применяется в аэрокосмической и других областях.
Хотя Китай поздно начал исследования и разработки сверхвысокопрочных алюминиевых сплавов, он добился быстрого прогресса, достигнув значительных успехов в разработке алюминиевых сплавов серии 7XXX. Исследования этих алюминиевых сплавов начались в Китае в начале 1980-х годов, и к 1990-м годам некоторые сплавы достигли передовых международных уровней прочности. В последние годы были разработаны ещё более прочные сплавы. В период девятой пятилетки был достигнут значительный прогресс в разработке высокоцинковых распыляемых алюминиевых сплавов сверхвысокой прочности. Эти достижения обеспечивают материальную поддержку для множества областей, и ожидается, что эксплуатационные характеристики и области применения отечественных сверхвысокопрочных алюминиевых сплавов будут и далее улучшаться и расширяться в будущем.
Низкочастотное электромагнитное полунепрерывное литье — это передовая технология литья алюминиевых сплавов, которая измельчает зерно, улучшает качество поверхности, подавляет растрескивание и повышает растворимость растворенных элементов. Эта технология обеспечивает эффективный подход к производству высоколегированных сверхвысокопрочных алюминиевых сплавов и имеет важное значение для разработки материалов в различных секторах.
В энергетическом секторе высокопрочные проводники из алюминиевых сплавов благодаря своему малому весу, превосходной электропроводности, высокой прочности на разрыв и коррозионной стойкости стали предпочтительным материалом для строительства электросетей в некоторых странах Америки. В будущем ожидается, что проводники из алюминиевых сплавов будут обладать улучшенными характеристиками электропроводности, прочности и термостойкости, что потенциально расширит области их применения.
Быстротвердеющие, жаропрочные алюминиевые сплавы по-прежнему требуют дальнейшего совершенствования как эксплуатационных характеристик, так и технологических процессов. Необходимо повышение эксплуатационных характеристик для повышения термостойкости, коррозионной стойкости и стабильности. Необходимо снизить количество производственных дефектов, тщательно контролировать качество исходного порошка и оптимизировать процессы формования и последующей обработки. Направления исследований включают повышение общей производительности за счет контроля микроструктуры и проектирования сплавов, разработку новых технологий быстротвердеющих и порошковых металлургических сплавов, изучение механизмов высокотемпературной стабильности и разработку новых методов формования и последующей обработки.
Композиты на основе алюминия, благодаря своей высокой прочности и превосходной теплопроводности, используются в электронике для производства корпусных материалов и радиаторов, повышая эффективность рассеивания тепла и портативность электронных устройств. В оптических приборах они используются в таких компонентах, как высокоточные оптические платформы, повышая точность и надежность приборов. Ожидается, что область их применения и эксплуатационные характеристики будут расширяться по мере развития технологий.
