中国のアルミニウム加工産業の生産能力と生産量は、民生用の普通アルミニウムおよびアルミニウム合金板、ストリップ、箔、建設および鉄道輸送用のアルミニウム形材、缶詰材料、印刷用アルミニウム板基材などの急速に成長している分野に発展している。増分部分は主に民間企業で構成されています。中国はアルミニウム加工産業の主要国です。
近年、アルミニウムおよびアルミニウム合金の材料開発は、主に次の 2 つの方向に焦点を当てています。(1) 航空宇宙、輸送、軍事施設などの特殊な分野のニーズを満たす、高強度および高靱性の新しいアルミニウム合金材料の開発。 (2) さまざまな条件や用途に合わせた新素材に対応するため、さまざまな特性や機能を備えた民生用アルミニウム合金を開発する。アルミニウム合金の普及により、アルミニウム合金の加工・準備技術の開発が促進されてきましたが、アルミニウム合金製品に対する性能要件の継続的な向上に伴い、アルミニウム合金の加工技術に対する新たな要件も提起されています。アルミニウム合金の基本特性の研究と体系的な理論の構築を重視し強化し、アルミニウム合金の加工特性の理解をさらに向上させることが、アルミニウム合金加工の技術革新を達成する唯一の方法です。
1. アルミニウム合金材料の基本特性に関する研究
アルミニウム合金の基本特性を体系的かつ徹底的に研究することは、アルミニウム合金加工技術の革新の基礎となります。既存のアルミニウム合金加工理論に基づいて、コンピューターや高速高精細カメラなどの優れた機器と装置を使用して、アルミニウム合金溶融凝固プロセスの熱と物質移動挙動、アルミニウム合金固体の進化則を研究します。熱処理プロセス中の変形と析出相、および多相微細構造界面の総合的な性能間の構成的関係。アルミニウム合金加工技術の独自の体系的な理論体系が形成されています。同時に、現在のアルミニウム合金加工設備と生産準備技術を組み合わせて、現在のアルミニウム合金の生産と加工技術を導き、最適化し、アルミニウム加工技術と材料の革新を達成します。
(1) アルミニウム合金の溶解・鋳造の基本特性に関する研究。異なる冷却速度でのさまざまな種類のアルミニウム溶湯の凝固プロセス中の熱場の分布と溶湯の凝固フロントの初期形状を研究し、凝固フロントの進行中の形状の進化の法則とその影響を調査します。ビレットの内部熱応力場に関する法則。凝固プロセス中の溶質の再分布を研究し、一次凝固析出物の種類、形成と成長の熱力学的および速度論的メカニズム、ならびにさまざまな種類の初凝固析出物の分布パターンと凝固中のさまざまな欠陥の形成メカニズムを理解します。プロセス。
(2) アルミニウム合金の塑性変形の基礎特性に関する研究。さまざまなサイズ/タイプの一次凝固析出物の断片化に対する外部変形力の影響メカニズムを研究します。外部変形力、変形速度、変形変数、変形温度分布、変形抵抗、材料亀裂限界残留内部応力間の固有の関係を研究します。変形析出物の種類、その形成と成長の熱力学的および速度論的メカニズムを研究します。
(3) アルミニウム合金熱処理の基礎特性に関する研究。アルミニウム合金の固溶体熱処理中のさまざまな種類の一次凝固析出物/変形析出物の溶解の熱力学的および速度論的メカニズムを研究します。急速焼入れ処理中のアルミニウム合金の熱伝達機構と残留内部応力変化則を研究します。時効熱処理プロセス中に、さまざまな種類の析出相の形成と成長の熱力学的および速度論的メカニズムを調査し、さまざまな種類の析出相の分布パターンを把握します。異なる種類/サイズの析出相と点/線欠陥との界面間の相互作用メカニズム、線欠陥の動きに対する異なる種類/サイズの析出相の粒子間隔と粒界の影響、および亀裂の発生と伝播を研究します。 ;材料の静的/動的機械的特性および耐食性に対する析出相の種類/サイズ/分布の影響、および材料の静的/動的機械的特性と耐高温性との対応関係について、詳細な研究を実施します。スピード衝撃ダメージ。
2. 民生用アルミニウム合金材料の研究と提案
アルミニウム合金材料は、民間航空、輸送、3Cエレクトロニクス、新エネルギー、スポーツ、建設の分野で広く使用されています。熾烈な市場競争により、民生用アルミニウム合金製品の品質と性能要件の向上が促進されています。したがって、アルミニウム合金の可能性をさらに追求し、優れた民生用アルミニウム合金材料と加工技術を研究開発することによってのみ、市場の需要に応えることができます。
2.1.民間航空用高性能アルミニウム合金
(1) 民間航空用の新しい高性能希土類アルミニウム合金材料の工学的準備技術。民間航空用の高性能希土類アルミニウム合金における希土類元素の応用に関する詳細な基礎研究を実施し、アルミニウム合金における希土類元素の影響メカニズムを明らかにし、熱機械的条件下での微細構造進化則を系統的に研究し、性能との関係を分析し、高性能希土類アルミニウム合金の組成設計、調製、加工のための基本的な理論体系を形成します。新しい高性能希土類アルミニウム合金材料の工学的準備と応用に関するさらなる研究が行われ、安定したバッチ生産能力を備えた新しい高性能希土類アルミニウム合金変形材料の完全な生産プロセスと応用技術が形成されます。民間航空機への搭載と応用を実現し、民間航空機のバッチ生産ニーズに対応します。
(2) 高強度、耐食性、耐熱性に優れた新アルミニウム合金を採用。高強度・耐熱アルミニウム合金の成分設計と正確な制御技術、高合金含有耐熱合金の鋳造・成形制御技術、多段均質化処理技術、高温安定熱強度などの画期的なキーテクノロジー希土類Sc、Er等の相構造・性能制御技術を確立し、高合金インゴットの品質安定制御調製技術を構築し、希土類元素を含む高強度・耐熱性アルミニウム合金の新素材を開発する。高強度かつ耐熱性の高いアルミニウム合金材料に関する工学的研究を実施し、民間航空分野で適用される代表的なコンポーネントの技術的埋蔵量を確保します。
(3) 高強度、強靱、耐食性、耐損傷性に優れたアルミニウム合金。民間航空航空機の耐久性損傷耐性と耐食性の設計要件に対応して、700 MPa 強度グレードの高耐食性および高靭性アルミニウム合金板の開発は避けられない傾向です。新規合金組成の設計と最適化、分散相粒子の多段階均質化処理、圧延加工時の変形組織制御、板形状制御などの研究を通じて、強度級700MPa級の高耐食性・高靱性延伸アルミニウム合金の開発を予定しています。優れた強度、破壊靱性、耐食性を備えた中厚板で、民間航空用途の主要な構造コンポーネントに技術的予備力を提供します。
(4) その場で自己生成されたナノ粒子は、高性能のアルミニウムベースの複合材料を強化します。この材料は、比強度、比弾性率が高く、耐疲労性、耐熱性、耐食性が高く、製造コストが比較的低いという利点があります。現在画期的なアルミニウム合金新素材です。その場で自己生成するナノ粒子の形態とサイズの制御技術を習得し、高周波パルス磁場と高エネルギー超音波場制御技術を使用してナノ粒子の凝集と分布を制御し、その場で自己生成するナノ粒子を最適化します。強化された高性能アルミニウムベースの複合DC鋳造技術。合金構造を改善しながら、合金粒子および結晶粒界内にナノ粒子を均一に分散させることで、アルミニウム合金材料の強度、可塑性、耐疲労性が大幅に向上し、工業用インゴットおよびアルミニウム製品の大規模生産および市場応用が可能になります。
(5) 航空用アルミニウム合金の高品質な製造と加工のための主要技術と応用研究。航空分野で使用される高品質のアルミニウム合金材料については、合金組成、微細構造、特性、調製と加工の間の本質的な関係、強化と強化のメカニズム、その他の科学的問題について徹底的な研究が行われています。制御技術。組織管理原則と安全サービスガイドラインを確立し、大型アルミニウム合金構造材料の高信頼性、高安定性、高均質性の製造という主要な技術的ボトルネックを打破するための基本的なデータプラットフォームを構築します。これは、航空アルミニウム合金構造材料の完全に独立した制御可能な生産のための理論的基礎と重要な技術サポートを提供します。
2.2.輸送用の軽量アルミニウム合金
(1) 軽量化と安全性を両立した自動車用アルミ異形材の研究開発と高品質な工業生産。中国は世界最大の自動車消費市場であり、従来の燃料自動車や新エネルギー車の設計と製造では、新エネルギー車のすべてのアルミニウム製ボディやバッテリーケースなど、アルミニウム材料の適用がさらに増加すると考えられます。変形アルミニウム合金材料の設計、研究開発、高品質の工業化が急務となっています。企業を主体として、「研究、生産、応用」の緊密な統合を通じて、プロセス全体における問題のつながりに対処し、生産におけるシステムの詳細と標準化されたパラメーターを洗練および定量化するために共同研究開発が実行されます。と準備工程を徹底し、トレーサブルな生産管理体制と体制を確立し、代表的な自動車用アルミ異形材の高品質かつ安定した生産・応用を実現します。
(2) アルミニウムの設計と「プロセス構造性能」との相関関係の応用に関する基礎研究。自動車車体構造用の6つのXXXXXXシリーズアルミニウム材料（プレートおよびプロファイル）およびバッテリーシェル用の3つのXXXXXXシリーズアルミニウム材料のアプリケーション性能要件に基づいて、多次元およびマルチスケールの微細構造、合金設計およびプロセス研究の定量的特性評価技術に依存しています。総合的な性能要求に基づく合金設計・プロセス研究、単一の優れた性能に基づく合金設計・プロセス研究、応用性能（成形・接合等）の研究・評価を行います。自動車の車体およびその構造、電池シェルに使用されるアルミニウム合金材料を開発し、低コストかつ安定性の高い生産・製造を実現します。
(3) 成形性が高く、高強度のアルミニウム合金です。アルミニウム合金の化学組成と加工技術の最適化により、現行自動車用アルミニウム6016合金と同等の深絞り性能（T4P状態）と、短時間焼成後の2024-T351状態と同等の強度を備えた高強度アルミニウム合金材を実現しました。自動車の軽量化を目的とした耐衝撃デントカバーの性能要求を満たす製品を開発しました。
(4) 大型高強度発泡アルミニウム合金。発泡アルミニウムは多孔質構造と金属の両方の特性を持ち、軽量、高比強度、エネルギー吸収、衝撃吸収、制振、吸音、放熱、電磁波シールドなど多くの優れた特性を持っています。シミュレーション技術を活用しています。発泡アルミニウムの構造と材料特性の間の相互作用を深く体系的に研究し、工業生産のプロセスパラメータを最適化し、生産プロセスを簡素化し、生産コストを削減し、高強度で大規格の発泡アルミニウム合金材料の市場応用を実現します。の分野輸送が軽量。
2.3 3C 電子アルミニウムおよびその他のアルミニウム合金
(1) 希土類アルミニウム合金の開発と工業化。中国には豊富なレアアース資源があり、アルミニウム合金産業の規模も大きい。これまでの研究では、いくつかの希土類元素 (RE) とアルミニウム合金を組み合わせると、その性能が効果的に向上することが示されています。しかし、中国はまだ安定した用途に適した希土類アルミニウム合金を開発しておらず、中国の特徴を備えた希土類アルミニウム合金を国際的に開発していない。したがって、関連する研究と産業化プロセスへの取り組みを強化し続ける必要があります。研究、学習、応用を密接に組み合わせることで、アルミニウム合金における希土類元素の基本的な応用に関するさらなる研究が行われ、アルミニウム合金における希土類元素の影響メカニズムが深く理解されます。実用的価値のあるいくつかの希土類アルミニウム合金が開発され、応用が促進されています。
(2) 5G高表面、高強度、高熱伝導率アルミニウム合金。合金の化学組成を最適化し、材料構造を合理的に制御することにより、合金組成、変形加工、熱処理プロセスが合金の強度、熱伝導率、陽極酸化性能に及ぼす影響を研究し、合金粒子の制御と二次処理を行います。相化合物を達成することができます。陽極酸化処理および電解着色処理の組織的規制と研究により、均一な皮膜で色差がなく、黒点や黒線などの欠陥のない陽極酸化皮膜が得られました。 5G携帯電話ケース、携帯電話中板、アルミ押出材、圧延板などの市場需要に応える高表面積、高熱伝導性、高強度のアルミニウム合金材を開発しました。
(3) アルミニウム空気電池用の高効率かつ低コストのアルミニウム合金負極。低融点金属元素、変形加工、熱処理プロセスなどのアルミニウム合金アノードの固有の合金元素と、それらがアルミニウムアノードの電気化学的活性や自己耐食性に及ぼす影響を徹底的かつ体系的に研究します。アルミニウム合金負極材料の活性化特性および不動態化特性に関する基礎研究を実施し、アルミニウム空気電池の要求を満たすアルミニウム合金負極材料を開発し、自動車の軽量化や非常用電源などへのアルミニウム空気電池の市場志向型応用を実現する。フィールド。
(4) 強度800MPaのアルミニウム合金。高強度アルミニウム合金部品の既存の設計範囲を打ち破り、7XX シリーズでは強度 800 MPa の新しいタイプのアルミニウム合金材料を開発しました。 800MPa級高強度アルミニウム合金の工業組成設計と正確な制御、高合金インゴットの成形と高冶金品質のインゴットの調製、熱間加工中の組織の均一性の制御、および精密な熱処理プロセスを制御します。高合金インゴットのバッチ生産における品質安定管理技術を開発し、加工・熱処理時の組織の進化や組織の詳細な制御技術を確立します。典型的なコンポーネントの開発を完了し、模擬使用条件下でその用途を検証し、船舶用の高強度構造材料の軽量代替を事前に達成し、航空宇宙、航空、航空宇宙分野での用途向けの典型的な構造コンポーネントの軽量設計と準備のための技術的予備を提供します。運輸、その他の分野。
(5) 高強度、強靱性、耐食性、耐熱性に優れた石油探査用アルミニウム合金ドリルロッド。鋼製ドリルパイプと比較して、アルミニウム合金ドリルパイプは、比密度が低く、強度が高く、曲げ応力が低く、H2S や CO2 などの酸性ガスに対する耐性があるという利点があります。また、より深い穴あけ能力とより強力な衝撃吸収能力も備えています。したがって、アルミニウム合金ドリルパイプは、深井戸、超深井戸、酸性ガス井戸の探査と開発において明らかな利点を持っています。 MPt、GBP、PFZのより良い組み合わせを実現し、高強度、高靱性、耐食性、耐熱性のマッチングを最適化するために、高固溶状態の合金の熱処理プロセスを研究して最適化し、微細構造を制御します。合金の耐性。合金の変形挙動を研究し、合金微細構造進化モデルを確立します。組成、微細構造、巨視的特性などの要因間の関係を理解し、時効硬化、応力腐食、破壊靱性のモデルを確立し、微細構造の正確な制御を実現し、高強度、靱性、耐食性、耐熱性を備えた製品を開発および生産します。市場の需要を満たす石油探査用の耐久性のあるアルミニウム合金ドリルロッド。
(6) アルミニウム合金材料のグリーンプロセス技術の開発と産業化。資源・エネルギー不足の中で、資源の総合的な活用と技術革新は特に重要です。このシステムは、リサイクルアルミニウム合金の応用に関する基礎研究を実施し、アルミニウム合金中の複数の元素の結合効果と材料構造および特性に対するそれらの影響メカニズムを深く理解し、アルミニウム合金のリサイクルおよび再利用システムを確立し、低エネルギー、低消費電力のアルミニウム合金を開発します。アルミニウム合金材料のコスト、高性能グリーン準備および加工技術を提供し、低コストでグリーンで環境に優しいアルミニウム合金の準備と応用価値のある「ワンアルミニウムマルチエネルギー」の理論的および技術的サポートを提供し、中国の厳しいエネルギーを達成します。節約と排出削減の目標年々、アルミニウム産業のグリーンアップグレードが進んでいます。
3. 結論と展望
高性能、高品質、高均一性、低コスト、低炭素環境保護は、依然として民生用アルミニウム合金の新材料およびアルミニウム加工技術の開発の主な方向性です。 1つは、優れた鋳造技術を開発し、エネルギー利用効率を継続的に改善し、排出量を削減し、インゴットの冶金品質、化学組成、微細構造の管理レベルを向上させることです。 2つ目は、現代の優れた技術成果を統合して適用し、高精度の自動化、専門化、大規模な技術設備を開発し、効率を向上させ、高品質で均一性の高い製品の大量生産を確保することです。 3つ目は、新材料の研究開発、加工、加工技術、金型の設計・最適化の分野においてコンピュータシミュレーション技術を最大限に活用し、開発サイクルの大幅な短縮、開発リスクの低減、生産効率の向上、コストの削減を実現することです。 。
現在、アルミニウム合金加工材料は、マルチアロイ、大幅、高強度・靱性、高純度、高精度、高安定性、超塑性、超電導化を目指して開発が進んでいます。これには必然的に、アルミニウム合金の基本特性の特性評価、加工を確立するために、材料メカニズムの研究からプロセス要素の制御、加工影響因子、合理的なプロセスラインパラメータの定式化、厳格な品質追跡と監督などに至る、技術革新研究における多くの詳細な作業が必要になります。技術データベースと製品品質検査評価システムを構築し、優れた民生用アルミニウム合金材料加工技術の革新的開発を実現します。
