中國在美國鋁業(yè)協(xié)會(huì)公司注冊的3個(gè)合金

　　截至2018年年底，中國在美國鋁業(yè)協(xié)會(huì)公司注冊的變形常用鋁合金僅三個(gè)：2006年注冊的6043合金，2008年注冊的5154C合金，2010年注冊的6027合金，占注冊常用合金528個(gè)的0.6%。

　　6043合金是一個(gè)可進(jìn)行高速切削的合金，是中國注冊的首個(gè)合金，它的最大特點(diǎn)是不含對環(huán)境有不利影響的元素Pb，因而它是一種綠色合金。在高速切削含Pb的鋁合金時(shí)，應(yīng)采取必要的安全防護(hù)措施，以防排放的Pb蒸汽對人體的損害。

　　6043合金的注冊化學(xué)成分（質(zhì)量%）：Si0.40~0.9，F(xiàn)e0.50，Cu0.30~0.9，Mn0.35，Mg0.8~0.40，其他雜質(zhì)單個(gè)0.05、合計(jì)0.15，其余AI。適用于半成品高速切削加工成品零件。

　　5154C合金是中國注冊的第二個(gè)合金，2008年7月1日向美國鋁業(yè)協(xié)會(huì)公司申請注冊，同年10月27日正式批準(zhǔn)，注冊成分（質(zhì)量%）：Si 0.20，F(xiàn)e0.30，Cu0.10，Mn0.05~0.25，Mg3.2~3.7，Cr0.01，Zn0.01，Ti0.01，其他雜質(zhì)單個(gè)0.05、總計(jì)0.15，其余AI，合金密度2660kg/m3。合金主要用于同軸電纜線，但也可以應(yīng)用于其他領(lǐng)域，杭州飛祥電子線纜實(shí)業(yè)有限公司研發(fā)。

　　6027合金是2010年注冊的首個(gè)通用結(jié)構(gòu)鋁合金，其成分（質(zhì)量%）：Si 0.55~0.8，F(xiàn)e0.30，Cu0.15，Mn0.10~0.30，Mg0.8~1.1，Cr0.10，Zn0.10~0.30，Ti0.15，其他雜質(zhì)單個(gè)0.05、合計(jì)0.15，其余AI。用于生產(chǎn)各種工業(yè)擠壓鋁材。

　　如果認(rèn)為必要，中國新發(fā)明的這個(gè)合金也可以到美國鋁業(yè)協(xié)會(huì)公司注冊。

　　第二代防火抑爆鋁合金

　　第一代防火抑爆產(chǎn)品是用3003-H18合金箔制造的，國內(nèi)外的研究與使用證明，它的力學(xué)性能可以滿足要求，但是使用期限僅一年，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求。所以應(yīng)尋求一種抗蝕性更高的力學(xué)性能，與強(qiáng)的抗各種油品腐蝕性能合金。3xxx系合金對各種油品的抗蝕性欠佳，1xxx系、4xxx系、8xxx系合金對油品與液化氣中的使用肯定也不理想，況且它們的力學(xué)性能也不足以抗衡汽車顛簸與航空器振動(dòng)；2xxx系及7xxx系合金雖有高的強(qiáng)度性能，但抗蝕性很低，不能在實(shí)際中應(yīng)用，因此第二代防水抑爆鋁箔只能在5xxx系及6xxx系合金中尋找，清華大學(xué)材料系李建國副教授經(jīng)過多年的研究，終于在6xxx系合金中找到了一種符合要求的合金，既有強(qiáng)的防火抑爆特性，又對各種油品與液化天然氣有較高的抗腐蝕性能，實(shí)驗(yàn)室與道路試驗(yàn)證明，它的使用期限遠(yuǎn)比3003-H18合金箔長得多，同時(shí)它的防火抑爆性能也優(yōu)于第一代鋁箔。

　　中國當(dāng)務(wù)之急是建一個(gè)生產(chǎn)能力50kt/a的第二代防火抑爆鋁箔專業(yè)廠，可以與清華大學(xué)材料系合作，由他們負(fù)責(zé)技術(shù)與人才，投資約5億元就可以，市場不成問題，當(dāng)前市場能力約120kt/a。這種箔的厚度約0.05mm，采用專門設(shè)計(jì)的專業(yè)化四輥1600mm箔軋機(jī)，軋3道就可以將0.28mm的帶坯軋成0.05mm厚的成品，如果從合金熔鑄開始，所有熔鑄、熱軋、冷軋、箔軋、精整的總建設(shè)匡算投資也只有5億元，除個(gè)別控制設(shè)備外，所有裝備國內(nèi)都可以供應(yīng)。

　　稀土及含鋯導(dǎo)電鋁合金

　　為了提高鋁導(dǎo)體的強(qiáng)度及耐熱性能，各國都先后開發(fā)出了一批有特色的稀土與含鋯的電工鋁合金，中國在這方面是世界的領(lǐng)跑者。這些合金的電導(dǎo)雖比1050A的低一些，但其抗拉強(qiáng)度、蠕變強(qiáng)度及耐熱性能卻比1050A合金高很多。

　　向鋁中添加稀土元素（RE）幾乎對其電導(dǎo)率無影響，卻可顯著改善其加工性能。云南鋁業(yè)股份有限公司生產(chǎn)的含（0.3%~0.5%）混合稀土的高導(dǎo)電純鋁導(dǎo)線的電阻率為2.7654Ω·m，低于現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值；它的電導(dǎo)率比國際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電導(dǎo)率高1.4個(gè)百分點(diǎn)。上海電纜研究所與武漢電線有限公司研制的含（0.05%~.1%）RE的AI-Mg-Si系合金導(dǎo)線的電導(dǎo)率達(dá)到54%IACS，也比國際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值高1.4個(gè)百分點(diǎn)。

　　向鋁中添加鋯可提高鋁的再結(jié)晶溫度、蠕變強(qiáng)度和耐熱性能，含鋯量低時(shí)，如含0.04%Zr的60TAI合金主要靠固溶效應(yīng)起作用，而含鋯量較高時(shí)，AI3Zr的沉淀起作用，如含0.3%Zr的XTAI合金就是這樣。對XTAI合金必須進(jìn)行長時(shí)間（100h）的高溫時(shí)效處理，使細(xì)小的AI3Zr粒子呈彌散狀態(tài)分布，以獲得高的導(dǎo)電性與耐熱性。

　　提高導(dǎo)線的耐熱性能可以顯著提高載流量與輸電系統(tǒng)安全性，含鋯的導(dǎo)線鋁合金是日本研發(fā)的，現(xiàn)在日本的主干高壓、輸電架空線55%以上用的是60TAI合金線。該合金的電導(dǎo)率60.0%IACS，最低抗拉強(qiáng)度158.76 N/mm2，伸長率A≥2%，長期工作溫度150℃，短期工作溫度180℃，線材直徑4.8mm。

　　上海電纜研究所與武漢電線有限公司生產(chǎn)的含0.01%Zr~0.4%Zr與<0.5%RE的鋁合金導(dǎo)線（直徑4.67mm）的連續(xù)使用溫度可達(dá)150℃，為硬的鋁絞線（H）的1.7倍，電導(dǎo)率（58%~60%）IACS，載流量為硬（H）鋁絞線的1.5倍以上，適用于500KV超高壓輸變電線路及變電所母線，也可以用于城區(qū)電網(wǎng)改造與農(nóng)用架空導(dǎo)線等，其耐熱性能與日本TAI型鋁合金線的相當(dāng)。它在末時(shí)效狀態(tài)的抗拉強(qiáng)度Rm為187.18 N/mm2，伸長率A 4.1%，彎曲次數(shù)9.20℃時(shí)電阻率0.02934Ω·mm2/m；時(shí)效處理后的抗拉強(qiáng)度Rm=183.65N/mm2，伸長率A=3.58%，彎曲次數(shù)12.20℃時(shí)電阻率0.02922Ω·mm2/m。

　　如果通訊電纜、線圈、汽車電線等多為軟銅線，也用一部分軟質(zhì)鋁線與鋁合金線。北美洲在這些方面以鋁代銅工作做得好，鋁化率最高，已達(dá)70%以上，中國與他們之間還有較大差距。長峰高電導(dǎo)率合金

　　長峰集團(tuán)通過產(chǎn)學(xué)研合作，經(jīng)過連續(xù)4年的研制，終于開發(fā)出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的完全可替代國際同類產(chǎn)品的復(fù)合高電導(dǎo)率鋁合金電力電纜，已于2012年實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。長峰集團(tuán)采用新配方、新技術(shù)、新工藝研制的復(fù)合高電導(dǎo)率鋁合金電力電纜經(jīng)國家電線電纜質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢驗(yàn)，其各項(xiàng)主要指標(biāo)達(dá)到同類產(chǎn)品的國際先進(jìn)水平，特別在同類工程上可節(jié)約成本30%以上，可滿足國內(nèi)高速發(fā)展的電力、鐵路、通訊等產(chǎn)業(yè)需求。

　　結(jié)束語

　　中國在發(fā)展鋁合金方面粗略可分為三個(gè)階段：新中國成立至改革開放（上世紀(jì)70年代末）基本上向蘇聯(lián)學(xué)習(xí)；上世紀(jì)80年代初至2005年（1980年~2005年）主要向工業(yè)發(fā)達(dá)國家學(xué)習(xí)，和他們在發(fā)展新合金競技場上一同奔跑；2005年以后主要以獨(dú)立發(fā)展新合金為主，與發(fā)達(dá)國家并駕齊驅(qū)，但在基礎(chǔ)理論研究方面仍存在較大差距。

　　北京有色金屬研究總院有研科技集團(tuán)有限公司以熊柏青為首的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)明的AI-Zn-Mg-Cu系高強(qiáng)高韌—低淬敏感性鋁合金截至2018年6月12日，已獲得全球12個(gè)工業(yè)發(fā)達(dá)與航空器主要制造國的專利，這在中國鋁合金發(fā)展征程中有著重要的里程碑意義，中國已躋身世界高強(qiáng)韌航空鋁合金先進(jìn)國家行列。

　　工信部已將鋁-鋰、鋁-鈧合金等及其焊絲的發(fā)展作為今后的重點(diǎn)，宜集中力量，擼起袖子加油干，力爭在不太長的時(shí)間內(nèi)取得突破性的成就。作為新中國第一代鋁業(yè)工作人員，筆者希望，當(dāng)今的合金科技人員能在工信部鋁合金發(fā)展理念指引下，經(jīng)過幾年的艱苦工作，砥礪前行，能夠研制成功10多個(gè)有中國特色的可在美國鋁業(yè)協(xié)會(huì)公司注冊的新型鋁合金。

資訊來源：中國有色金屬報(bào)

圖片來源：網(wǎng)絡(luò)