Aluminioa lurrazaleko elementu metaliko ugariena da. Munduan bigarren ekoizpen eta erabilera handiena duen metal ez-ferrikoa da, altzairuaren ondoren. Dentsitate baxua du, altzairuaren 1/3 inguru. Aluminio purua biguna denez eta erresistentzia txikia duenez, magnesioa, kobrea, zinka, silizioa eta litioa bezalako elementu kopuru txiki bat aluminioari gehituz, aluminio aleazioaren errendimendua hobea da. Aluminio aleazioak industrian gehien erabiltzen diren metal ez-ferrikoen egitura-materialak dira, propietate mekaniko bikainak eta korrosioarekiko erresistentzia dutelako. Eraikuntzan, aeroespazialean, automobilgintzan, makineria fabrikazioan, ontziolagintzan eta industria kimikoan asko erabili izan dira.
Aluminiozko aleazioek propietate bikainak dituzte mekanikan eta kimikan:
① Alderdi mekanikoak, batez ere dentsitate baxuan, erresistentzia handian, modulu altuan eta abarretan islatzen dira. Aluminioak dentsitate baxua du eta beste metal batzuk baino arinagoa da, altzairuaren 1/4 baino ez da, beraz, arintasun-eskakizun handiak dituzten eremuetan erabiltzeko egokia da;
② Propietate kimikoei dagokienez, aluminiozko aleazioak airean oxidozko film trinko bat sor dezakeenez gainazalean, oxidazio sakonetik babestu daiteke. Hori dela eta, korrosioarekiko erresistentzia bikaina eta konposizio kimiko oso egonkorra ditu.
③Aluminiozko aleazioak plastikotasun ona du eta hainbat profiletan prozesatu daiteke. Eroankortasun elektriko eta termiko bikaina du. Hori dela eta, industrian asko erabiltzen da, eta altzairuaren atzetik bigarren erabilera da.
Gaur egun, industrian 250 aluminiozko aleazio baino gehiago daude, konposizio desberdinekin. Bereizketa errazteko, aleazioen konposizio desberdinen arabera, Txinak nazioartean onartutako lau digituko sailkapen metodoa erabiltzen du ekoizpen gunearen markaketa, memoria eta kalkuluen kudeaketa errazteko. Industria militarrean erabiltzen diren aluminiozko aleazioen artean, batez ere aluminio-litio aleazioak, 2XXX (A1-Cu-Mg) seriea eta 7XXX seriea aluminiozko aleazioak daude.
Aluminiozko aleazio materialen merkatuaren eskaria eta garapen joera
2XXX serieko aluminiozko aleazioa
2XXX (A1-Cu-Mg) serieko aluminiozko aleazioek erresistentzia handia, gogortasun eta nekearekiko erresistentzia, beroarekiko erresistentzia ona, prozesatzeko eta soldadura propietate onak dituzte, eta oso erabiliak dira aeroespazial, automobilgintza eta armagintza industrietan. Kalifikazio nagusiak 2A01, 2A02, 2A06, 2A11, 2A12 eta abar dira. Hainbat aleazio garatu dira erresistentzia, gogortasun egokitzapena eta kalteen tolerantzia hobetzeko, hala nola 2024, 2124, 2524, 2324 aleazioak eta abar.
Txinako ekipamendu ereduak arinagoak, iraupen luzekoak, fidagarritasun handikoak eta kostu txikikoak izateko norabidean garatzen ari dira, eta eskakizun handiak dituzte fuselajearen azalaren materialaren haustura-gogortasunari, pitzadura-hedapenarekiko erresistentziari eta korrosioarekiko erresistentziari dagokionez. 2024-T351 aluminiozko aleaziozko xafla lodian oinarrituta, atzerriko herrialdeek 2324, 2624 eta beste aluminiozko tolerantzia handiko aluminiozko aleazioak garatu dituzte hegalaren beheko gainazalerako, erresistentzia, gogortasun, nekearekiko eta korrosioarekiko erresistentzia desberdinekin, eta instalazioa eta aplikazioa lortu dituzte. Txinak 2XXX serieko aluminiozko tolerantzia handiko aluminiozko aleazioak garatzen ari da. Etorkizunean, mikroaleazio konposatua garapen-norabide garrantzitsua izango da Al-Cu-Mg serieko aluminiozko erresistentzia handiko aleazioetarako.
4XXX serieko aluminiozko aleazioa
Gaur egun, Txinan Al-Si aleazio eutektikoak eta hipoeutektikoak erabiltzen dira batez ere automobilen pistoietarako. Hala ere, motorraren errendimendu-eskakizunen etengabeko hobekuntzarekin, zaila da errendimendu-eskakizunak betetzea. Al-Si aleazio hipereutektikoak dentsitate baxua, hedapen-koefiziente lineal txikia, higadura-erresistentzia handiagoa eta bolumen-egonkortasun handiagoa ditu, eta pistoi-material aproposagoa da Al-Si aleazio eutektikoekin alderatuta. Al-Si aleazio hipereutektikoak atzerrian ekoitzi dira eta kamioietan eta autoetan aplikatu dira, hala nola A390 aleazioa Estatu Batuetan, AC9A eta AC8A (ZL109) aleazioak Japonian eta A390 aleazioa Australian. Hala ere, gaur egun Txinan Al-Si aleazio hipereutektikoen pistoiak ekoizten dituzten fabrikatzaile gutxi daude, eta gehienak inportazioen menpe daude. Gainera, alde handia dago automobilen turbokonpresoreen aluminiozko aleazioen materialen eta atzerriko herrialdeen artean. Errendimendu handiko automobilen turbokonpresoreen aluminiozko aleazioen materialak batez ere Japonian eta beste herrialde batzuetan oinarritzen dira. Hori dela eta, ezinbestekoa da automobilen aluminiozko aleazio-material nagusiak garatzea errendimendu handiko pistoietarako eta turbokonpresoreen inpulsoreetarako.
5XXX Serieko Aluminiozko Aleazioak
Al-Mg aleazioek, batez ere Mg eduki handiko Al-Mg aleazioek, erresistentzia espezifiko handia, soldagarritasun ona eta korrosioarekiko erresistentzia dute, eta etorkizuneko aeroespazial, abiadura handiko tren, ozeano eta beste arlo batzuetan oso material lehiakorrak bihurtuko dira. Gaur egun, aeroespazial, tren, ozeano eta beste aplikazio batzuetarako Al-Mg aleaziozko plakak, profilak eta soldadura-hariak inportazioetan oinarritzen dira batez ere. Goi-mailako soldadura-hariaren merkatua ALCOAk monopolizatzen du funtsean Estatu Batuetan. ER5183 eta ER5356 aleazioak batez ere inportazioetan oinarritzen dira, eta inportazio-bolumenak haien salmenten % 70 inguru hartzen du. Itsasontzietarako Al-Mg aleazioak batez ere Errusian oinarritzen dira. Mg eduki handiko aleazioen lingote konbentzionalek dendrita ondo garatuak, fase eutektikoen segregazio larria eta konformazio-errendimendu eskasa dituzte. Gaur egungo prozesatzeko metodoek oraindik arazo asko dituzte, hala nola errendimendu baxua, itxurazko kalitate eskasa, prozesu luzea, kalitate ezegonkorra eta etekin txikia. Solidifikazio eta eraketa sub-azkarrak Mg-aren prezipitazioa galarazi dezake, eta, aldi berean, kristal ekieiar finak eta nano-prezipitatutako faseak lortzeko erregulatu daiteke, materialaren errendimendua eta uniformetasuna asko hobetuz. Beraz, errendimendu handiko Al-Mg aleazioetarako solidifikazio sub-azkarreko estrusio eta ijezketa erreologiko jarraituaren teknologiaren garapenak kalitate handiko Al-Mg aleazioen eskaera asetzea espero da.
6XXX Serieko Aluminiozko Aleazioak
6XXX serieko aluminiozko aleazio materialak funtsezko materialak dira trenbide garraioaren, automobilen, elektronikaren eta abarren arloetan. 1980ko hamarkadaz geroztik, garatutako herrialde eta eskualdeek, hala nola Europak, Estatu Batuek eta Japoniak, aluminiozko aleazioak garatu dituzte automobiletarako, 6009, 6016, 6010, 6111, 6022 eta 6082 bezalako kalifikazio erregistratuak, eta ekoizpen eta aplikazio sistema nahiko osoa osatu dute automobilen karrozeria paneletarako, estrusioetarako, forjatuetarako eta abarretarako. 6XXX serieko aluminiozko aleaziozko karrozeria panelen eta forjatuen industrializazio ikerketa eta garapena Txinan hasi berri da, eta hutsune argia dago. Txinako Industria eta Informazio Teknologia Ministerioak proposatu du garatu beharreko automobilgintzako aluminiozko aleazio xaflak hauek direla: 6016-S, 6016-IH, 6016-IBR, 6A16-S, 6A16-IBR, 6022, etab. 6XXX serieko aluminiozko aleazio xafla tipikoak % 25eko edo gutxiagoko A50 luzapena du, 0,60ko edo gutxiagoko r balioa, 140 N/mm2-ko edo gutxiagoko 60 d-ko aparkaleku-erresistentzia Rp0.2 eta 80 N/mm2-ko edo gutxiagoko pintura gogortzeko erresistentziaren gehikuntza. Behar desberdinei erantzunez, 6XXX serieko aluminiozko aleazioen diseinu, prestaketa eta prozesatze teknologiaren garapena garapen joera saihestezina bihurtu da.
7XXX Serieko Aluminiozko Aleazioak
7XXX serieko aluminiozko aleazioek korrosioarekiko erresistentzia ona dute eta aluminiozko aleazioen artean sendoenak dira. Nazioartean aitortuak dira hegazkintzako bizkarrezur-material gisa. Duela gutxi, atzerriko herrialdeek 7055 aleazioa (Al8Zn-2.05Mg-2.3Cu-0.16Zr) garatu dute, eta bere etendura-tentsioa 620 MPa baino handiagoa da T77511 egoeran. Boeing 777 hegazkinetan erabiltzen da eta 635 kg murrizten du pisua. Gaur egun, Txinak ez du sistematikoki diseinatu eta prestatzeko eta prozesatzeko teknologiarik 7XXX serieko aluminiozko aleazioetarako hegazkintzako, eta produktu batzuk inportazioen menpe daude erabat. 7XXX serieko aluminiozko aleazioen lingote handiak, aleazio-elementu askorekin, solidotze-tarte zabalarekin, galdaketa-tentsio handiarekin eta aleazio-elementuen oxidazio/bereizketa errazarekin, lingoteen kalitate metalurgikoa eskasa da eta giro-tenperaturan eratzeko errendimendua baxua da, beraz, oso garrantzitsua da 7XXX serieko aluminiozko aleazio berriak garatzea.
Aluminio-litio (Al-Li) aleazioa
Aluminio-litio aleazioa da azken urteotan hegazkintzako materialetan hazten ari den material arina azkarrena. Dentsitate txikia, elastikotasun modulu handia, zurruntasun espezifiko handia, nekearekiko errendimendu ona eta korrosioarekiko erresistentzia ditu ezaugarri. Aluminiozko aleazio konbentzionalak ordezkatu ondoren, masa % 10~% 20 murriztu daiteke eta zurruntasuna % 15~% 20 handitu. XXI. mendearen hasieran, ALCOA enpresa estatubatuarrak "ALCOA Aviation 20/20 Plana" jarri zuen abian, hegazkintzako aluminiozko aleazioen kostua eta pisua % 20 murrizteko helburuarekin, 20 urteko epean. Constelliumek 2050 eta 2198 aluminio-litio aleazioak (Al-Cu-Li-Mg-Ag) garatu ditu, dentsitate txikiko, gogortasun handiko eta kalteekiko tolerantzia handikoak. Txinan modu independentean garatutako Al-Li aleazio mota oso gutxi daude, eta 1420 aleazioa bakarrik erabili da. C919 bidaiari-hegazkinean erabilitako aluminio-litio aleazioa Alcoak hornitzen du. Barne mailan, 1420, 2195, 2197 eta 2A97 bezalako aleazio mota mugatuak baino ez dira ekoiztu, eta lingoteak ((310~400)×1280×4000) mm baino gutxiagoko lingote lauak eta φ650 mm baino gutxiagoko lingote biribilak baino ez dira. 60 mm baino lodiera handiagoa eta 1500 mm baino zabalagoa duten lingote lauak (2B16), eta goi-mailako hegazkintzako aplikazioen arloan 1500 mm baino diametro handiagoa duten lingoteak (2B16) oraindik ez dira industrialki ekoitzi. Hori dela eta, oso garrantzitsua da aluminio-litio aleazio diseinu berriak, lingote ultra-handiak prestatzea eta prozesatzeko teknologia sakona garatzea.
Beroarekiko erresistentea den aluminiozko aleazioa
Beroarekiko erresistenteak diren aluminiozko aleazioak funtsezko materialak dira aeroespazialaren, automobilgintzaren, trenbide garraioaren eta abarren arloetan, Si, Fe, Ni, Ag eta lur arraroak bezalako elementuak erregulatuz, aluminiozko aleazioak oxidazioarekiko eta tenperatura altuetan irristatzearekiko erresistenteak izan daitezen. Beroarekiko erresistenteak diren aluminiozko aleazio tradizionalen artean daude: 2519, 2618, 2219, 2D70, etab. Aeroespazialaren eta automobilgintzaren garapen azkarrarekin, eskakizun handiagoak daude beroarekiko erresistenteak diren aluminiozko aleazioetan. Ehiza-hegazkinen belaunaldi berriak abiadura handiko gurutzaldi-abiadura du, eta fuselajearen azalaren funtzionamendu-tenperatura 150 °C-tik gorakoa da. Gaur egun, 2618 eta 2D70 bezalako beroarekiko erresistenteak diren aluminiozko aleazioen epe luzerako erabilera-tenperatura 150 °C-tik beherakoa da. Ezinbestekoa da beroarekiko erresistenteak diren aluminiozko aleazio berriak garatzea.
Eskandio (Sc) eduki ultra-baxuko Al-Sc aleazioa
Al-Sc aleazioak propietate bikainak ditu, hala nola erresistentzia handia, plastikotasun ona eta korrosioarekiko erresistentzia, eta Al-Li aleazioaren ondoren, aeroespazial, itsasontzi eta abarretarako material arinen belaunaldi berri bat bihurtu da. Eskandio arrastoak dituen Al-Mg aleazioaren trakzio-erresistentzia 5083 aleazioarena baino % 30 handiagoa da, eta etekin-erresistentzia bikoitza baino gehiago da. Bere soldadura-gaitasuna 5XXX serieko aleazio konbentzionalen parekoa da, beroak eragindako eremuaren eta soldaduraren propietate mekanikoak matrizearen berdinak dira gutxi gorabehera, eta bere korrosioarekiko erresistentzia 5083 aleazioaren parekoa da. 5XXX edo 6XXX serieko aleazioak ordezkatzeak aeroespazialeko osagaien fabrikazioan pisua murrizteko efektu nabarmenak lor ditzake, eta automobil eta trenbideetarako material bikaina ere bada. Errusia munduko abangoardian dago eskandioa duten aluminiozko aleazioen garapenean, eta % 0,18~0,5eko eskandio edukia duten Al-Mg-Sc, Al-Mg-Li-Sc, Al-Zn-MgSc, Al-Zn-Mg-Cu-Sc eta Al-Cu-Mg-Sc aleazioak eratu ditu. Aluminio-eskandio aleazioen aplikazioa aeroespazialean eta automobilgintzan sustatzeko, Txinako Industria eta Informazio Teknologia Ministerioak eskandioa duten aluminiozko aleazioak lehentasunezko garapenerako material berrien artean zerrendatu ditu. Txina eskandio baliabideetan aberatsa da eta eskandio oxidoa erauzteko ekoizpen lerro puru bat eraiki du, aluminio-eskandio aleazioen garapenaren oinarriak ezarriz.
500 MPa mailako aluminiozko aleazio bero estanpatzailea automobiletarako
Txinan oraindik hutsune bat dago aluminiozko aleaziozko erresistentzia handiko material bero-estanpazioan. Material berrien eta formaketa-prozesu berrien garapenaren konbinazioa bide eraginkorra da aluminiozko aleaziozko automobilen piezen erresistentzia handiko formaketaren arazoa konpontzeko. 7XXX serieko aleazioetan zentratzeak, 2XXX aleazioak aktiboki aztertzeak eta 500 MPa-ko aluminiozko aleaziozko materialak bero-estanpaziorako garatzeak aukera garrantzitsuak ditu forma konplexuko automobilgintzako piezak fabrikatzeko.
Aluminiozko oinarritutako material konposatuak
Aluminio-altzairuzko konpositezko xafla anitzekoa: Aluminiozko eta altzairuzko kubierten arteko lotura eraginkorra bihurtu da itsasontzi handien gainegiturak arintzeko oztopoetako bat. Aluminiozko eta altzairuzko kroskoen artean soldatzeko erabiltzen den aluminio-altzairuzko konpositezko trantsizio-juntura konposatuak errematxatze-prozesu tradizionala ordezkatzeko irtenbide bat eskaintzen du. Hondak altzairu eta aluminiozko lotura-teknologia bat garatu du, mundu osoan erabiliko dena seriean ekoitzitako autoen xasisetan. Gaur egun, Txinan erabiltzen diren aluminio-altzairuzko konpositezko junturak batez ere atzerritik inportatzen dira, 4×10 5 CNY/t-ko prezioarekin. Etorkizuneko itsasontzi handiekin, soldadura-tenperatura altuagoak, errodamendu-tentsio handiagoa eta lotura-interfaze sendoagoak behar dira trantsizio-junturetarako, eta errendimendu handiko aluminio-altzairuzko junturak premiaz behar dira.
Argitaratze data: 2025eko martxoaren 8a
