Alumini është elementi metalik më i bollshëm në koren e tokës. Është metali jo-hekuror me prodhimin dhe përdorimin e dytë më të madh në botë pas çelikut. Ka një dendësi të ulët, rreth 1/3 e çelikut. Meqenëse alumini i pastër është i butë dhe ka rezistencë të ulët, prandaj, duke shtuar një sasi të vogël elementësh si magnezi, bakri, zinku, silici dhe litiumi në alumin, performanca e lidhjes së aluminit është më e mirë. Lidhjet e aluminit janë materialet strukturore metalike jo-hekurore më të përdorura në industri për shkak të vetive të tyre të shkëlqyera mekanike dhe rezistencës ndaj korrozionit. Ato janë përdorur gjerësisht në ndërtim, hapësirë ajrore, automobila, prodhim makinerish, ndërtim anijesh dhe industri kimike.
Lidhjet e aluminit kanë veti të shkëlqyera në mekanikë dhe kimi:
① Aspektet mekanike, të reflektuara kryesisht në dendësi të ulët, rezistencë të lartë, modul të lartë, etj. Alumini ka një dendësi të ulët dhe është më i lehtë se metalet e tjera, vetëm 1/4 e çelikut, kështu që është i përshtatshëm për përdorim në fusha me kërkesa të larta për peshë të lehtë;
② Sa i përket vetive kimike, meqenëse lidhja e aluminit mund të formojë një film të dendur oksidi në sipërfaqen e saj në ajër, ajo mund të mbrohet nga oksidimi i thellë. Prandaj, ajo ka rezistencë të shkëlqyer ndaj korrozionit dhe një përbërje kimike shumë të qëndrueshme.
③ Lidhja e aluminit ka plasticitet të mirë dhe mund të përpunohet në profile të ndryshme. Ka përçueshmëri të shkëlqyer elektrike dhe termike. Prandaj, përdoret gjerësisht në industri dhe është e dyta pas çelikut për përdorim.
Aktualisht, në industri ekzistojnë më shumë se 250 aliazhe alumini me përbërje të ndryshme. Për të lehtësuar dallimin, sipas përbërjeve të ndryshme të aliazheve, Kina miraton metodën e klasifikimit të klasave me katër shifra të pranuara ndërkombëtarisht për të lehtësuar shënimin e vendit të prodhimit, kujtesën dhe menaxhimin e llogaritjeve. Aliazhet e aluminit të përdorura në industrinë ushtarake përfshijnë kryesisht aliazhet e aluminit-litiumit, serinë 2XXX (A1-Cu-Mg) dhe aliazhet e aluminit të serisë 7XXX.
Kërkesa e tregut dhe trendi i zhvillimit të materialeve të ndryshme të lidhjeve të aluminit
Aliazh alumini serie 2XXX
Aliazhet e aluminit të serisë 2XXX (A1-Cu-Mg) kanë rezistencë të lartë në tërheqje, fortësi dhe rezistencë ndaj lodhjes, rezistencë të mirë ndaj nxehtësisë, veti përpunimi dhe saldimi, dhe përdoren gjerësisht në industrinë hapësinore, automobilistike dhe të armëve. Klasat kryesore janë 2A01, 2A02, 2A06, 2A11, 2A12, etj. Një seri aliazhesh janë zhvilluar për të përmirësuar fortësinë, përputhjen e fortësisë dhe tolerancën ndaj dëmtimeve, siç janë aliazhet 2024, 2124, 2524, 2324, etj.
Modelet e pajisjeve të Kinës po zhvillohen në drejtim të peshës së lehtë, jetëgjatësisë, besueshmërisë së lartë dhe kostos së ulët, dhe kanë kërkesa të larta për rezistencën ndaj thyerjes, rezistencën ndaj përhapjes së çarjeve dhe rezistencën ndaj korrozionit të materialit të lëkurës së trupit të avionit. Bazuar në pllakën e trashë të aliazhit të aluminit 2024-T351, vendet e huaja kanë zhvilluar aliazhe alumini 2324, 2624 dhe aliazhe të tjera alumini me tolerancë të lartë ndaj dëmtimeve për sipërfaqen e krahut të poshtëm me rezistencë, fortësi, lodhje dhe rezistencë ndaj korrozionit të ndryshme, dhe kanë arritur instalimin dhe zbatimin. Kina po zhvillon aliazhe alumini me tolerancë të lartë ndaj dëmtimeve të serisë 2XXX. Në të ardhmen, mikroaliazhimi kompozit do të jetë një drejtim i rëndësishëm zhvillimi për aliazhet e aluminit me rezistencë të lartë të serisë Al-Cu-Mg.
Aliazh alumini serie 4XXX
Aktualisht, lidhjet eutektike dhe hipoeutektike Al-Si përdoren kryesisht për pistona automobilash në Kinë. Megjithatë, me përmirësimin e vazhdueshëm të kërkesave të performancës së motorit, është e vështirë të përmbushen kërkesat e performancës. Lidhja hipereutektike Al-Si ka dendësi të ulët, koeficient të vogël zgjerimi linear, rezistencë më të lartë ndaj konsumimit dhe stabilitet vëllimor, dhe është një material më ideal për piston krahasuar me lidhjet eutektike Al-Si. Pistonat hipereutektikë të lidhjeve Al-Si janë prodhuar masivisht jashtë vendit dhe janë aplikuar në kamionë dhe makina, siç është lidhja A390 në Shtetet e Bashkuara, lidhjet AC9A dhe AC8A (ZL109) në Japoni dhe lidhja A390 në Australi. Megjithatë, aktualisht ka pak prodhues në Kinë që prodhojnë pistona hipereutektikë të lidhjeve Al-Si, dhe shumica e tyre mbështeten në importe. Përveç kësaj, ekziston një hendek i madh midis materialeve të lidhjeve të aluminit për turbokompresorët automobila dhe vendeve të huaja. Materialet e lidhjeve të aluminit për turbokompresorët automobila me performancë të lartë mbështeten kryesisht në Japoni dhe vende të tjera. Prandaj, është e domosdoshme të zhvillohen materiale kyçe të lidhjeve të aluminit për automobila për pistona dhe shtytës turbokompresori me performancë të lartë.
Lidhjet e aluminit të serisë 5XXX
Lidhjet Al-Mg, veçanërisht lidhjet Al-Mg me përmbajtje të lartë Mg, kanë forcë të lartë specifike, saldueshmëri të mirë dhe rezistencë ndaj korrozionit, dhe do të bëhen materiale shumë konkurruese në të ardhmen në hapësirën ajrore, trenat me shpejtësi të lartë, oqeanet dhe fusha të tjera. Aktualisht, pllakat, profilet dhe telat e lidhjeve Al-Mg për hapësirën ajrore, trenat, oqeanet dhe aplikime të tjera mbështeten kryesisht në importe. Tregu i telave të saldimit të nivelit të lartë është kryesisht i monopolizuar nga ALCOA në Shtetet e Bashkuara. Lidhjet ER5183 dhe ER5356 mbështeten kryesisht në importe, dhe vëllimi i importit përbën rreth 70% të shitjeve të tyre. Lidhjet Al-Mg për anijet mbështeten kryesisht në Rusi. Lingotat konvencionale të lidhjeve me përmbajtje të lartë Mg kanë dendrite të zhvilluara mirë, ndarje të rëndë të fazës eutektike dhe performancë të dobët formimi. Metodat aktuale të përpunimit ende kanë shumë probleme, të tilla si performancë e ulët, cilësi e dobët e dukshme, proces i gjatë, cilësi e paqëndrueshme dhe rendiment i ulët. Ngurtësimi dhe formimi shumë i shpejtë mund të pengojë reshjet e Mg, dhe në të njëjtën kohë mund të rregullohet për të përftuar kristale të imëta të ekuivalentuara dhe faza të nanoprecipituara, duke përmirësuar shumë performancën dhe uniformitetin e materialit. Prandaj, zhvillimi i teknologjisë së ekstrudimit reologjik të vazhdueshëm dhe rrotullimit me ngurtësim shumë të shpejtë për lidhjet Al-Mg me performancë të lartë pritet të përmbushë kërkesën për lidhje Al-Mg me cilësi të lartë.
Lidhjet e aluminit të serisë 6XXX
Materialet e lidhjeve të aluminit të serisë 6XXX janë materiale kyçe në fushat e transportit hekurudhor, automobilave, elektronikës etj. Që nga vitet 1980, vendet dhe rajonet e zhvilluara si Evropa, Shtetet e Bashkuara dhe Japonia kanë zhvilluar lidhje alumini për automobila, të regjistruara në klasa të tilla si 6009, 6016, 6010, 6111, 6022 dhe 6082, dhe kanë formuar një sistem relativisht të plotë prodhimi dhe aplikimi për panelet e karrocerisë së automobilave, ekstrudimet, farkëtimet etj. Hulumtimi dhe zhvillimi i industrializimit të paneleve të karrocerisë së lidhjeve të aluminit të serisë 6XXX në Kinë sapo ka filluar dhe ekziston një boshllëk i qartë. Ministria e Industrisë dhe Teknologjisë së Informacionit e Kinës ka propozuar që fletët e aliazhit të aluminit për automobila që do të zhvillohen janë: 6016-S, 6016-IH, 6016-IBR, 6A16-S, 6A16-IBR, 6022, etj. Fleta tipike e aliazhit të aluminit të serisë 6XXX ka një zgjatim A50 prej jo më pak se 25%, një vlerë r prej jo më pak se 0.60, një kufi rrjedhshmërie prej 60 d në parkim Rp0.2 prej jo më pak se 140 N/mm2 dhe një rritje të kufirit të rrjedhshmërisë së forcimit të bojës prej jo më pak se 80 N/mm2. Në përgjigje të nevojave të ndryshme, zhvillimi i teknologjisë së projektimit, përgatitjes dhe përpunimit të aliazheve të aluminit të serisë 6XXX është bërë një trend i pashmangshëm zhvillimi.
Lidhjet e aluminit të serisë 7XXX
Lidhjet e aluminit të serisë 7XXX kanë rezistencë të mirë ndaj korrozionit të stresit dhe janë seria më e fortë midis lidhjeve të aluminit. Ato njihen ndërkombëtarisht si materiale bazë për aviacionin. Kohët e fundit, vendet e huaja kanë zhvilluar lidhjen 7055 (Al8Zn-2.05Mg-2.3Cu-0.16Zr), stresi i të cilit i kalon 620 MPa në gjendjen T77511. Përdoret në avionët Boeing 777 dhe zvogëlon peshën me 635 kg. Aktualisht, Kinës i mungon projektimi sistematik i lidhjeve, përgatitja dhe teknologjia e përpunimit të lidhjeve për lidhjet e aluminit të serisë 7XXX për aviacionin, dhe disa produkte janë plotësisht të varura nga importet. Për shkak të ingoteve në shkallë të gjerë të lidhjeve të aluminit të serisë 7XXX me shumë elementë lidhjesh, gamës së gjerë të ngurtësimit, stresit të madh të derdhjes dhe oksidimit/ndarjes së lehtë të elementëve të lidhjeve, cilësia metalurgjike e lingotave është e dobët dhe performanca e formimit në temperaturë ambienti është e ulët, prandaj është me rëndësi të zhvillohen lidhje të reja alumini të serisë 7XXX.
Lidhje alumini-litiumi (Al-Li)
Lidhja e aluminit-litiumit është materiali i lehtë me rritjen më të shpejtë në materialet e aviacionit vitet e fundit. Ai ka karakteristikat e dendësisë së ulët, modulit të lartë elastik, ngurtësisë së lartë specifike, performancës së mirë të lodhjes dhe rezistencës ndaj korrozionit. Pas zëvendësimit të lidhjeve konvencionale të aluminit, masa mund të zvogëlohet me 10%~20% dhe ngurtësia mund të rritet me 15%~20%. Në fillim të shekullit të 21-të, kompania amerikane ALCOA lançoi "Planin ALCOA Aviation 20/20", me qëllim uljen e kostos dhe peshës së lidhjeve të aluminit të aviacionit me 20% secila brenda 20 viteve. Constellium ka zhvilluar lidhje alumini-litiumi 2050 dhe 2198 (Al-Cu-Li-Mg-Ag) me dendësi të ulët, rezistencë të lartë dhe tolerancë të lartë ndaj dëmtimeve. Ka shumë pak klasa lidhjesh Al-Li të zhvilluara në mënyrë të pavarur në Kinë, dhe vetëm lidhja 1420 është përdorur. Lidhja e aluminit-litiumit e përdorur në avionin e pasagjerëve C919 ofrohet nga Alcoa. Në vend, mund të prodhohen vetëm klasa të kufizuara të aliazheve si 1420, 2195, 2197 dhe 2A97, dhe lingotat janë vetëm lingota të sheshta nën ((310~400)×1280×4000) mm dhe lingota të rrumbullakëta nën φ650 mm. Lingotat e sheshta (2B16) me një trashësi më të madhe se 60 mm dhe një gjerësi më të madhe se 1500 mm, dhe lingotat (2B16) me një diametër më të madh se 1500 mm në fushën e aplikimeve të aviacionit të nivelit të lartë nuk janë prodhuar ende industrialisht. Prandaj, është me rëndësi të madhe të zhvillohet dizajni i ri i aliazhit të aluminit-litiumit, përgatitja e lingotave ultra të mëdha dhe teknologjia e përpunimit të thellë.
Aliazh alumini rezistent ndaj nxehtësisë
Aliazhet e aluminit rezistente ndaj nxehtësisë janë materiale themelore kyçe në fushat e hapësirës ajrore, automobilave, transportit hekurudhor etj., duke rregulluar elementë të tillë si Si, Fe, Ni, Ag dhe metale të rralla për t'i bërë aliazhet e aluminit rezistente ndaj oksidimit dhe zvarritjes në temperatura të larta. Aliazhet tradicionale të aluminit rezistente ndaj nxehtësisë përfshijnë: 2519, 2618, 2219, 2D70, etj. Me zhvillimin e shpejtë të industrisë së hapësirës ajrore dhe automobilistike, vendosen kërkesa më të larta për aliazhet e aluminit rezistente ndaj nxehtësisë. Gjenerata e re e avionëve luftarakë ka një shpejtësi të lartë lundrimi dhe temperatura e funksionimit të lëkurës së trupit të avionit është mbi 150°C. Aktualisht, temperatura e përdorimit afatgjatë të aliazheve të aluminit rezistente ndaj nxehtësisë si 2618 dhe 2D70 është nën 150°C. Është e domosdoshme të zhvillohen aliazhe të reja alumini rezistente ndaj nxehtësisë.
Aliazh Al-Sc me përmbajtje ultra të ulët të skandiumit (Sc)
Lidhja Al-Sc ka veti të shkëlqyera si rezistencë e lartë, plasticitet të mirë dhe rezistencë ndaj korrozionit, dhe është bërë një brez i ri materialesh të lehta për hapësirën ajrore, anijet etj., pas lidhjes Al-Li. Rezistenca në tërheqje e lidhjes Al-Mg që përmban sasi gjurmë skandiumi është 30% më e lartë se ajo e lidhjes 5083, dhe kufiri i rrjedhshmërisë është më shumë se dyfishuar. Saldueshmëria e saj është e krahasueshme me atë të lidhjeve konvencionale të serisë 5XXX, vetitë mekanike të zonës së prekur nga nxehtësia dhe saldimit janë afërsisht të barabarta me ato të matricës, dhe rezistenca e saj ndaj korrozionit është e krahasueshme me atë të lidhjes 5083. Zëvendësimi i lidhjeve të serisë 5XXX ose 6XXX në prodhimin e komponentëve të hapësirës ajrore mund të arrijë efekte të konsiderueshme të reduktimit të peshës, dhe është gjithashtu një material superior për automobila dhe mjete hekurudhore. Rusia është në ballë të botës në zhvillimin e lidhjeve të aluminit që përmbajnë skandium dhe ka prodhuar lidhje Al-Mg-Sc, Al-Mg-Li-Sc, Al-Zn-MgSc, Al-Zn-Mg-Cu-Sc dhe Al-Cu-Mg-Sc me një përmbajtje skandiumi prej 0.18%~0.5%. Për të nxitur zbatimin e lidhjeve të aluminit-skandiumit në hapësirën ajrore dhe automobila, Ministria e Industrisë dhe Teknologjisë së Informacionit e Kinës i ka listuar lidhjet e aluminit që përmbajnë skandium si një nga materialet e reja për zhvillim prioritar. Kina është e pasur me burime skandiumi dhe ka ndërtuar një linjë prodhimi për nxjerrjen e oksidit të skandiumit me pastërti të lartë, duke hedhur themelet për zhvillimin e lidhjeve të aluminit-skandiumit.
Aliazh alumini me stampim të nxehtë me gradë 500 MPa për automobila
Në Kinë, ende ka një problem në stampimin e nxehtë të materialeve të lidhjeve të aluminit me rezistencë të lartë. Kombinimi i materialeve të reja dhe zhvillimit të procesit të ri të formimit është një mjet efektiv për të zgjidhur problemin e formimit të pjesëve të automobilave nga lidhjet e aluminit me rezistencë të lartë. Përqendrimi në lidhjet e serisë 7XXX, eksplorimi aktiv i lidhjeve 2XXX dhe zhvillimi i materialeve të lidhjeve të aluminit me gradë 500 MPa për stampimin e nxehtë kanë perspektiva të rëndësishme për prodhimin e pjesëve të automobilave me forma komplekse.
Materiale kompozite me bazë alumini
Pllakë kompozite shumështresore alumini-çeliku: Lidhja efektive midis kuvertave të aluminit dhe çelikut është bërë një nga kufizimet për lehtësimin e peshës së superstrukturave të anijeve të mëdha. Lidhja kalimtare kompozite alumini-çeliku e përdorur për saldimin midis trupit të aluminit dhe çelikut ofron një zgjidhje për të zëvendësuar procesin tradicional të thumbimit. Honda ka zhvilluar një teknologji bashkimi çeliku dhe alumini që do të përdoret globalisht në kornizat e makinave të prodhuara në masë. Aktualisht, nyjet kompozite alumini-çeliku të përdorura në Kinë importohen kryesisht nga jashtë, me një çmim deri në 4×105 CNY/t. Me anijet e ardhshme në shkallë të gjerë, kërkohen temperatura më të larta saldimi, stres më i madh i kushinetave dhe ndërfaqe më të forta lidhjeje për nyjet kalimtare, dhe nyje alumini-çeliku me performancë të lartë nevojiten urgjentisht.
Koha e postimit: 08 Mars 2025
