新材料是航空航天技術的重要基礎,航空航天技術的發(fā)展又不斷對材料科學提出新的問題和要求。鋁鋰合金是近十幾年來航空金屬材料中發(fā)展最為迅速的一個領域。
中文名稱 | 鋁鋰合金 | 研發(fā)時間 | 1983年 |
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首次展覽地點 | 巴黎國際航空博覽會 | 研究國家 | 英國和美國 |
1983年在巴黎國際航空博覽會上,世界上兩家最大的鋁合金生產企業(yè)--英國阿爾康鋁業(yè)公司和美國阿爾考鋁業(yè)公司,同時宣布研制成功新的革命性材料--鋁鋰合金。專家們認為,鋁鋰合金是從1943年發(fā)明鋁鋅系高強合金以來,鋁合金研究和開發(fā)的又一個里程碑。
其實,鋁鋰合金并不是個新鮮概念。對這種材料的認識經歷了相當長的時間。由于鋰的比重小,在鋁中的溶解度高,長期以來人們就把鋰看作鋁的親密合作伙伴。早在本世紀20年代,科技工作者就對鋁鋰合金進行過許多評論。1924年,德國研制成功一種工業(yè)鋁鋰合金--司克龍。這是一種僅含0.1%鋰的鋁鋅合金。它的機械性能比當時盛行的鋁鎂合金--杜拉鋁要稍好一些。由于當時杜拉鋁已得到公認,所以影響了司克龍合金應受到的廣泛重視。1943年,高強度的鋁鋅鎂銅合金問世,再一次低估了鋁鋰合金的工業(yè)價值。1957年,英國研制成功了含鋰1.1%的X-2020鋁合金。這種合金用于美國艦載超音速攻擊機的機翼和水平尾翼的蒙皮上,取代原設計中的鋁合金后,RA-5C飛機的重量減輕6%。原蘇聯(lián)的科技工作者同時也研制出了一種含鋰2%的鋁合金。又經過10年徘徊,到1967年發(fā)生了世界范圍的能源危機后,各國又重新開始大規(guī)模研究鋁鋰合金。由于冶金技術和相關技術的發(fā)展,使含鋰量更大、比重更小、強度更高的鋁鋰合金的出現成為可能。據認為,目前許多先進的戰(zhàn)斗機和民航飛機大都采用了這種合金。鋁鋰合金的成本大約只是碳纖維增強塑料的1/10。如果采用鋁鋰合金制造波音飛機,重量可以減輕14.6%,燃料節(jié)省5.4%,飛機成本將下降2.1%,每架飛機每年的飛行費用將降低2.2%??梢灶A料,隨著材料科學的發(fā)展,將有越來越多的新型合金進入航空航天業(yè)、各個工業(yè)部門及千家萬戶。
鋁鋰合金主要為飛機和航空航天設備的減重而研制的,因此也主要應用于航空航天領域,還應用于軍械和核反應堆用材,坦克穿甲彈,魚雷和其它兵器結構件方面,此外在汽車、機器人等領域也有充分運用。從20世紀30年代開始,德、美、英、前蘇聯(lián)對Al-Li合金進行研制,但是真正具有商業(yè)價值的是1957年美國Alcoa公司研制成功的含鋰1.1%的2020合金,用于制造海軍TA-5CVigitante飛機的機翼蒙皮和尾翼的水平安定面。目前主要使用的鋁鋰合金有2×××系(Al-Li-Cu-Zr)和8×××系(Al-Li-Cu-Mg-Zr)等10余種牌號,最大鑄錠規(guī)格達到25t以上,其軋制、擠壓和鍛造的加工技術已達到常規(guī)鋁合金的水平。
Al-Li合金已經在軍用飛機、民用客機和直升飛機上使用或試用,主要用于機身框架、襟翼翼肋,垂直安定面、整流罩、進氣道唇口、艙門、燃油箱等等。
早在20世紀50年代,美國就開發(fā)了x2020鋁鋰合金后來用來取代7075用于RA-SC預警機。美國一公司將C-155鋁鋰合金用于波音777和空中客車A330/340飛機的垂尾和平尾,該合金比普通鋁合金有更好的抗疲勞性能和高的強度。其中A330/340飛機每架使用Al-Li合金650kg,可使飛機減重達4250kg,可以提高有效載荷及降低燃料消耗。麥道公司的C-17運輸機使用了鋁鋰合金板材和擠壓型材制造貨艙的地板梁、襟翼副翼蒙皮等結構,用量達2.8t,比用普通鋁合金減重208kg,法國幻影式戰(zhàn)斗機上也大量應用鋁鋰合金,其成本低于熱固塑料和金屬基復合材料。在1988年的時候,洛克希德·馬丁戰(zhàn)術飛機系統(tǒng)公司、洛克希德·馬丁航空系統(tǒng)公司和雷諾茲金屬公司就開始AA2l97合金研制的聯(lián)合計劃,為軍用殲擊機隔板和艙壁生產重載厚板。1996年6月,雷諾茲金屬公司開始售出第一批AA2l97合金板材,用于取代其它材料制造美國空軍F-16飛機的后部隔板(艙壁)和其它零件。歐洲試驗型戰(zhàn)斗機EFA其前部所有薄板狀零件皆由8090薄板制成,占所有材料的9%,駕駛艙內使用了不少A1-Li合金,其中用A1-Li超塑成形工藝制造的電子設備室的蓋板長達1.5m。英、意合作生產的大型直升機EH101上,其機身框架、蒙皮和內部結構使用了相當多的A1-Li合金板材和鍛件,每架質量減輕200kg。而據估計,直升機在整個服役期間每減輕1kg增加經濟效益高達3000英鎊。
在航空鋁鋰合金的研究和應用方面,前蘇聯(lián)及俄羅斯也一直處于世界的領先地位,比較有代表性的有01420、01421(含鈧)、01423(含鈧)、01430、01440、01450等。早在20世紀70年代,前蘇聯(lián)就將鋁鋰合金用于制造雅克-36飛機的主要構件,包括機身蒙皮、尾翼、翼肋等,該飛機在惡劣的海洋氣候條件下使用,性能良好。20世紀90年代初又在米格-29和米格-31飛機上采用1420合金焊接結構,使減重效果進一步提高。米格-29使用了1420合金薄板、模鍛件、擠壓壁板等制造機身、駕駛員座艙、油箱等,每架飛機鋁鋰合金用量達3.8t。采用焊接油箱后減重達24%,其中12%是由于材料比重的降低,12%是由于焊接結構減少了鉚釘、螺釘、密封劑和搭接部分而達到的。1420合金在其它飛機,如運輸機、客機、直升機上用量也相當可觀。安-124用量近8t,圖-204用量2.7t,米-26用量1.8t,還有伊爾-86、安-72等也都采用了A1-Li合金。近年來,Al-Li合金也大量用在蘇-27、蘇-35、蘇-37等戰(zhàn)斗機上,以及遠程導彈彈頭殼體等。
對于航天飛行器結構,質量的減輕可增加有效載荷,而有效載荷每增加1kg可帶來4,400~110,000美元的效益。因此,由于Al-Li合金密度低、性能好的特點,在很多航天飛行器中都采用Al-Li合金結構。
美國洛克希德導彈和空間公司(LMSC)制造的飛行器使用低密度、中等強度和高剛度的材料,因此大量采用Al-Li合金產品。從20世紀80年代中期開始,大量選用8090及普通加工方法生產各種鍛件、厚板、薄板與擠壓件。LMSC在大力神有效載荷轉接器上使用8090板材,減輕質量180kg。該公司使用AA2195合金生產的新的航天飛機"超輕型油箱",長達47m,直徑達8.4m,用于盛裝低溫燃料和液態(tài)氫。AA2195合金的使用使油箱減輕5%(減重近3400kg),強度提高30%,有效地增加了有效載荷,節(jié)約成本約7500萬美元。麥道空間系統(tǒng)公司采用2090-T81板材制成直徑2.44m,長3.05m的低溫箱,用于三角翼火箭盛放燃料和液氧的容器,質量減輕15%。美國通用動力空間公司在阿特拉斯和半人馬運載火箭上的三個部件采用2090合金,總量達70kg,質量較2024減輕8%。1997年12月的美國"奮進號"航天飛機外貯箱采用2195代替2219,運載能力提高了3.4t。
Al-Li合金在俄羅斯的航天業(yè)中也有很多的應用。俄羅斯在1450合金基礎上添加0.20%的Sc元素研制出1460合金,有更優(yōu)良的性能,將其應用于大型運載火箭"能源號"的結構件上。此外,還用在其它火箭、"暴風雪"號航天飛機和空間站的結構件上。
鋰是世界上最輕的金屬元素。把鋰作為合金元素加到金屬鋁中,就形成了鋁鋰合金。加入鋰之后,可以降低合金的比重,增加剛度,同時仍然保持較高的強度、較好的抗腐蝕性和抗疲勞性以及適宜的延展性。因為這些特性,這種新型合金受到了航空、航天以及航海業(yè)的廣泛關注。正是由于這種合金的許多優(yōu)點,吸引著許多科學家對它進行研究,鋁鋰合金的開發(fā)事業(yè)猶如雨后春筍般迅速發(fā)展起來了。
當然算合金,具體鋁鋰含量你可以查機械手冊或者機械加工手冊。
我知道的!??!是氧化鋁 材質1060和6063 用氧化鋁氧化成這個顏色!! 1060的價格便宜 硬度不高...
鋁鋰合金板材價格是8000每噸。鋁鋰合金主要為飛機和航空航天設備的減重而研制的,因此也主要應用于航空航天領域,還應用于軍械和核反應堆用材,坦克穿甲彈,魚雷和其它兵器結構件方面,此外在汽車、機器人等領域...
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西南鋁業(yè)集團公司歷時兩年半的"新型輕質高性能鋁鋰合金工業(yè)化制備"重點攻關項目突破多項關鍵技術,實現了多項性能的協(xié)同提高,達到了產業(yè)化制備目標,為滿足我國重點產品、大飛機、空間站等重大航空航天工程的緊迫需求提供了有力保障。
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近日,西南鋁業(yè)集團公司歷時兩年半的“新型輕質高性能鋁鋰合金工業(yè)化制備”重點攻關項目突破多項關鍵技術,實現了多項性能的協(xié)同提高,達到了產業(yè)化制備目標,為滿足我國重點產品、大飛機、空間站等重大航空航天工程的緊迫需求提供了有力保障。
鋁鋰合金
鋰的密度約為水的一半,是最輕的金屬元素。研究表明,在鋁合金中每添加1%的Li,可使合金密度降低3%,而彈性模量提高6%,并可保證合金在淬火和人工時效后硬化效果良好。因此,鋁鋰合金作為一種低密度、高彈性模量、高比強度和高比剛度的鋁合金,在航空航天領域顯示出了廣闊的應用前景。
2099合金
2099鋁鋰合金是由Alcoa公司與美國空軍Wright材料實驗室及Dayton大學合作研發(fā)的第三代新型鋁鋰合金。該合金克服了傳統(tǒng)鋁鋰合金低斷裂韌性和高各向異性等缺點,是當今世界上最先進的鋁鋰合金之一。2099合金Alcoa公司商業(yè)牌號為C-458。
Cu |
2.4~3.0 |
Ti |
≤0.10 |
|
Li |
1.6~2.0 |
Fe |
≤0.07 |
|
Zn |
0.4~1.0 |
Si |
≤0.05 |
|
Mg |
0.1~0.5 |
Be |
≤0.0001 |
|
Mn |
0.1~0.5 |
Al |
余量 |
|
Zr |
0.05~0.12 |
其他 |
單個 |
≤0.05 |
合計 |
≤0.15 |
作為減輕飛行器質量、提升飛行器有效載重、提高燃油效率以及提高安全性能的鋁鋰合金代表,2099合金被大量應用于飛機結構件,如2099-T83擠壓件用于制造飛機地板橫梁以及座位導軌;2099-T8E67擠壓件用于制造機翼縱梁;2099-T8E77板材用于制造飛機其他零部件。
采用理論及實驗的方法來研究大型航空器設計所涉及的纖維增強樹脂基復合材料和新一代高強鋁鋰合金組成的混合疊層板的制備工藝,通過鋁合金、鋁鋰合金表面處理工藝、疊層板固化成型工藝的研究,建立一個可重現且可靠的疊層板制備工藝。通過無損檢測技術,研究疊層板的制備缺陷,比較纖維增強鋁合金層板與纖維增強鋁鋰合金層板的制備流程及制備缺陷的異同性。建立含初始界面分層缺陷、含殘余應力層板靜強度和疲勞裂紋萌生壽命和疲勞裂紋擴展壽命理論模型和有限元數值模型,模擬固化成型工藝過程,分析層板制備過程各階段工藝參數對成型后層板界面分層和殘余應力的影響,從而為優(yōu)化工藝參數提供理論依據。
1C919首次大范圍采用鋁鋰合金
據新華社報道,我國首款國際主流水準的國產大型客機C919,5日14時許在上海浦東國際機場首飛,15:19在上海浦東國際機場安全落地,首飛成功。
中國金屬網消息顯示,C919是首次大范圍采用鋁鋰合金的機型。鋰既能降低鋁的密度又能提高彈性模量。向鋁金屬中每添加1%的鋰,鋁合金的密度就下降約3%,而其彈性模量則會上升約6%,從而成為復合材料(碳纖維增強塑料)強有力的競爭產品。據波音飛機公司測試,采用鋁鋰合金制造波音飛機,其重量可以減輕14.6%,燃料節(jié)省5.4%,飛機制造成本可下降2.1%,每架飛機每年的飛行費用可降低2.2%。由于鋁鋰合金的成本大約只是復合材料(碳纖維增強塑料)的10%,因而在應用上具有明顯的比較優(yōu)勢。
2009年,鋁鋰合金被納入美國航天材料標準,目前,第三代鋁鋰合金已實現規(guī)?;I(yè)生產,第四代鋁鋰合金研發(fā)已有了新成果。在新型飛機設計制造中,采用鋁鋰合金可使飛機鋁合金零部件的質量減輕14%~30%,已成為新一代航空器的關鍵性結構材料。
據中國有色網信息,空客A350采用了鋁鋰合金制造機身蒙皮與地板結構,其用量為機身重量的22%;A380機身蒙皮、地板梁、機翼前后緣均使用了鋁鋰合金;在龐巴迪C系飛機中,先進鋁鋰合金材料部件已經占到飛機材料總量的20%;波音787和EH101多用途直升飛機也大量采用了鋁鋰合金。在國內,《國際航空》雜志數據顯示C919的第三代鋁鋰合金材料用量達到8.8%,鋁鋰合金在C919大飛機主結構材料中首次應用且用量較大。
中國鋁業(yè)網信息顯示,目前全球主要有7個工廠能生產鋁鋰合金軋制材,11個工廠能生產鋁鋰合金擠壓材,9個工廠可鍛制鋁鋰合金自由鍛件與模鍛件,其中包括中國的西南鋁業(yè),不過西南鋁業(yè)僅能夠生產少量鋁鋰合金,遠遠不能滿足國產大飛機的需求。目前國內C919大飛機主要使用的鋁及鋁鋰合金量占整個飛機材料的65%左右,國產材料占比較低,主要依賴進口。
新材料產業(yè)“十三五”規(guī)劃提出,以航空鋁材、碳纖維復合材料、高溫合金等市場潛力巨大、產業(yè)化條件完備的新材料品種,組織開展應用示范。屆時,國內高端鋁材的供應將會出現明顯的缺口,鋁行業(yè)迎來重大發(fā)展機遇,航空鋁材市場規(guī)模有望快速增長。
中國大飛機對鋁合金材料的需求增加了中國鋁加工企業(yè)航空民機鋁合金研發(fā)和規(guī)?;a的緊迫感。4月6日,明泰鋁業(yè)在投資者關系互動平臺上公開表示公司的院士工作站及相關客戶正共同開發(fā)鋁鋰合金產品,實現未來進軍航空航天軍工等高端領域的目標。
2有色金屬板塊5月5日走勢
2017年5月5日,上證綜指報3103.04點,下跌0.78%。深證成指報10024.44點,下跌1.21%。有色金屬(申萬)指數報收3468.92點,下跌1.43%。個股方面,21家上漲,12家持平,84家下跌。
3有色金屬價格追蹤
5月5日,基本金屬價格漲跌互現。其中,銅精礦價格下跌0.54%,電解銅價格下跌1.16%,鋁錠價格上漲0.65%,鉛錠價格上漲0.16%,鋅錠價格上漲0.18%,電解鎳價格下跌2.47%,錫錠價格下跌0.18%。貴金屬中,金價格下跌0.99%,銀價格下跌2.40%。
小金屬中,工業(yè)級碳酸鋰價格上漲3.38%,電池級碳酸鋰價格上漲2.35%,黑鎢精礦價格上漲1.85%,氧化鉬價格下跌0.39%,其余小金屬價格全部持平。
稀土金屬價格持平。
5月5日,炭素價格,預焙陽極價格持平。
5月4日,放射性金屬價格,CME鈾期貨價格持平。
5月4日,LME銅庫存上漲11.56%,LME鋁庫存下跌0.44%,LME鋅庫存下跌0.65%,LME鉛庫存上漲3.29%,LME錫庫存下跌1.31%,LME鎳庫存上漲0.01%。
5月5日,滬銅庫存周跌幅6.16%,滬鋁庫存周漲幅3.15%,滬鋅庫存周漲幅4.26%,滬鉛庫存周漲幅4.38%。滬錫庫存周跌幅0.42%,滬鎳庫存周漲幅74.43%。
5月4日,LME3月期銅下跌1.68%,LME三月期鋁下跌0.31%,LME三月期鋅下跌1.38%,LME三月期鉛下跌1.76%,LME三月期錫上漲0.38%,LME三月期鎳下跌2.84%。
4行業(yè)資訊
1)中國鋁業(yè)高管:冬季取暖期電解鋁或減產100-150萬噸
中國鋁業(yè)資深副總裁盧東亮表示,中國政府認真對待28個城市鋁生產商冬季期間的減產,從11月開始的冬季取暖季持續(xù)四個月。盧東亮表示,1200萬噸產能將受到影響,且產量將減少100-150萬噸,或占到中國總的年產量的3-4%。另外取締非法鋁產能將影響300-800萬噸產能,尚不清楚這如何影響產量。他預計今明兩年中國鋁消費量將增長7-10%。(資訊來源:長江有色金屬網)
2)有色協(xié)會預計:一季度規(guī)模以上有色金屬企業(yè)利潤同比增75%
中國有色金屬工業(yè)協(xié)會最新發(fā)布的3月中經有色金屬產業(yè)景氣指數為為34.9,較上月回落0.3點,在“正?!眳^(qū)域延續(xù)上升趨勢。有色協(xié)會預計,2017年一季度,規(guī)模以上有色金屬工業(yè)企業(yè)(不包括獨立黃金企業(yè))實現利潤近500億元,同比增長75%左右。(資訊來源:長江有色金屬網)
3)嘉能可2017年一季度自有資源鎳產量較上年同期下跌10%
據嘉能可第一季度生產報告,嘉能可2017年一季度自有資源鎳產量24900噸,較2016年一季度下跌10%。因MUrrin Murrin及Nikkelverk檢修,Nikkelverk同比下降700噸至22600噸,Murrin Murrin減少3800噸至8200噸。(資訊來源:長江有色金屬網)
5
5月5日國內外要聞
國內方面:
(1)一線城市全面縮減房貸利率優(yōu)惠,基準利率成主流。近日,北京、上海、廣州、深圳等一線城市全面縮減房貸利率優(yōu)惠。其中,北京首套房貸時隔三年回歸基準利率,在利率提高的同時,放款時間明顯延長。業(yè)內人士認為,信貸收緊的量變逐漸發(fā)展到了質變,北京作為本輪樓市調控的領頭羊,其調控舉措有一定的風向標作用,預計基準利率將成為主流。(資訊來源:新華網)
(2)油氣改革落地在即管網獨立先行,成本監(jiān)審已全面啟動。雖然油氣體制改革方案還未全面下發(fā),但作為重頭戲的管網獨立已先動了起來?!督洕鷧⒖紙蟆酚浾吡私獾?,日前有關部門已經成立12個工作組,分赴多地全面啟動管輸企業(yè)定價成本監(jiān)審工作,后續(xù)將研究制定天然氣干線管道價格,加快規(guī)范省級以下管網定價。(資訊來源:新華網)
國外方面:
(1)國際油價暴跌逾3%,創(chuàng)近半年新低。周五(5月5日)亞市盤中,國際油價短線跳水逾3%,美原油6月期貨一度短線跳水1.6美元,創(chuàng)2016年11月16日以來新低至43.76美元/桶,布倫特原油7月期貨亦跌創(chuàng)六個月低點至46.64美元/桶;主要是供給過剩的擔憂加劇、需求增長預期悲觀、OPEC不會擴大減產規(guī)模等五大利空因素持續(xù)打壓。(資訊來源:匯通網)
(2)保守黨在英國地方選舉中旗開得勝。英國地方議會選舉的初步結果顯示,特雷莎·梅領導的保守黨勢將擊敗工黨和英國獨立黨,取得全面勝利。截至當地時間5月4日14:00,在已開出的4851張選票中,保守黨贏得了452個席位里的227席,凈增69席,工黨席位數減少37至108席。在已公布的選票中,英國獨立黨原本擁有的23席盡數丟失。先前民調暗示,支持英國獨立黨的選民自去年脫歐公投以來轉投保守黨陣營,工黨領袖科爾賓也沒能鼓舞民意,上述投票結果似乎證實了這一點。這預示著特雷莎·梅將實現在6月8日獲取議會絕大多數席位的目標。(資訊來源:匯通網)
6
行業(yè)風險提示
政策風險、供給變動風險。