2024铝展|浅谈铝合金发展历程与未来之路

2024铝展解读什么是铝合金

铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。纯铝分冶炼品和压力加工品两类，前者以化学成份Al表示，后者用汉语拼音LV（铝、工业用的）表示。铝合金按加工方法可以分为形变铝合金和铸造铝合金两大类。

2024铝展浅谈铝合金的特点和优缺点

相对于通常使用的钢铁材料，铝具有以下的重要特点和优点。基于这些特点与优点，铝及其合金在许多领域得到广泛的应用。

铝的特点和优点：

质量轻

导电性好

耐腐蚀

光反射性强

热传导性高

无低温脆性

回收再生性好

冲击吸收性比较好

可焊性

无毒性

耐核辐照性

非磁性，冲击不产生火花

加工成形性好

铝容易形成各种合金

铝的缺点：

铝的硬度比较低，与此同时其耐磨性也比较差。

铝在凝固时体积收缩率比较大，大约为6.6%

铝的线膨胀系数比较高

铝的熔点比较低，铝和铝合金的使用温度不可能超过200 °C，因此其高温的使用受到限制。铝的弹性模量只有钢的1/3.

铝的电极电位很负，因此铝与异种金属接触时，容易作为阳极产生严重的电偶腐蚀。

2024铝展浅谈铝合金发展历史

人类到公元1825年才首次制得几毫克铝粉。铝发现得晚，炼铝技术成熟得更晚。无论是在人们发现的金属元素，还是作为一种结构材料，铝及其合金都不及其他金属。但是铝和铝合金的出现，却极大地推动了工业文明，特别是航空航天科技和工业的发展。

1808年实验室电解还原铝材。

1908年发明电工铝合金1050，并制成钢芯铝绞线，开创高压远程输电先锋。

1943年美铝公司发明了6063合金及7075合金，开创高强度铝合金的新纪元。

1965年美国铝业公司发明A356铸造铝合金，是经典铸造合金铝。

20世纪80年代至今，铝合金开始逐渐应用于生活、军事、科技方面。

铝合金的变革之路

铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、消费电子、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用，下面将从航空、航天、汽车、消费电子等领域介绍三、铝合金变革之路。

航空航天“铝”剖析航空铝合金发展阶段

航空铝材是一种超高强度变形铝合金，目前广泛应用于航空工业。其具有较好的力学和加工性能，固溶处理后塑性好，热处理强化效果好，一般在150℃（甚至更高）以下有高的强度，韧性好，是理想的结构材料。此外航空铝材质量轻，轻量化效果显著，已经取代钢材并占据当前航空材料的主导地位。航空装备对铝材的要求较高，是铝材的重要高端应用市场

航空用铝优势

应用优势：铝合金由于其比强度高、成形和加工性能好的特点，还将是国内研制大飞机的主要结构材料。

应用部位：翼面蒙皮、翼面长桁、翼梁上下缘条、腹板、机身长桁、座椅滑轨、龙骨梁、侧框、机身蒙皮、机身下部壁板、主地板桁条等。

应用比重：A380-800空客铝合金材料占的比重最大，达到61%，A350-900XWB空客的铝合金材料比重为20%，波音787-8空客的铝合金材料占比为15%-20%。

常用铝合金系列

当今世界各国大飞机结构用铝合金主要是高强度的2×××系(2024、2224、2324、2424、2524 等)和超高强度的7×××系(7075、7475、7050、7150、7055、7085 )。

航空用铝发展方向

铝合金今后的研究重点主要集中在以下几个方面：铝锂合金、铝基复合材料和超塑性成形铝合金。

铝锂合金

铝锂合金是含锂元素的多元铝合金。锂是最轻的金属元素，铝合金中每增加1%锂元素，密度就可减少3%，模量就可增加5%。铝锂合金除了具有质量轻、模量高和强度高的优点外 ，还具有优良的抗疲劳性能和良好的低温韧性，其强度可与 2024、7075等铝合金 媲美。鉴于此，铝锂合金已深得航空航天界的喜爱，它作为一种新型航空航天结构材料，已成为美、英、法、俄等发达国家竞相研制、开发的热点。

铝基复合材料

铝基复合材料由于具有密度小、比强度和比刚度高、比弹性模量大、导电导热性好、耐高温、抗氧化、耐腐蚀、制备工艺灵活等许多优点而引起人们的普遍关注。

长期以来，由于铝基复合材料还存在着制备工艺复杂 、对环境和设备要求严格 、成本很高等缺点，因此，其应用还不普遍。

超塑性成形铝合金

铝合金的超塑性成型是通过形变热处理得到的小于10μm 的超细晶粒，这些超细晶粒合金在高于半熔点和低应变速率条件下能获得超塑性，可以成形出传统方法难以获得的质量轻、成本低、形状复杂的构件，并且具有成形压力小、模具寿命高、可一次精密成形等许多优点。

消费电子“铝”剖析消费电子铝合金发展阶段

铝合金是最为常见的有色金属制品，其中与我们息息相关的，就是消费电子电器用铝产品，铝合金在消费电子产品中主要以外壳、框架、散热器和铝管形式体现。

2024铝展浅谈消费电子用铝的市场

目前，消费电子市场规模进入了平稳发展阶段，成熟市场中，二次购机成为主流。消费者及消费电子企业越来越重视产品的外观设计、材料工艺。

中国消费电子行业用铝白皮书（2016）显示，样本企业在2016年国内消费品市场销售产品的成品用铝量合计接近2万吨，同比增长接近35%，远高于同期消费电子市场增速。

预计，2016年国内手机、平板电脑、移动电源、电视机四个消费电子领域对铝材的需求约为12万吨，2018年有望增至近20吨

消费电子用铝新秀-7075型合金

iphone 6 plus的“弯曲门”让一代果粉伤透了心，为了解决iphone 6 plus手机机身抗弯性能不高问题，铝工业建议苹果公司采用航空航天工业用的超强度铝合金7075板材加工机身，iphone 6S与iphone 6S plus都全部改用美国铝业公司生产的7075合金板材制造，取得了预期的良好效果，抗弯能力大大提高，摔一下就变弯的情况烟消云散了，变形的情况也没有发生了。

7075型合金简介

7075型合金是美国铝业公司为第二次世界大战飞机研制的，用于制造大型轰炸机与战斗机，1944年定型，1954年7月以前的牌号为75S，1954年7月在美国铝业协会注册，改为统一四位数字牌号7075。

 例如C919飞机的前机身长桁、旅客观察窗框、中机身长桁、龙骨梁缘条、龙骨梁腹板、地板转折梁、中后机身长桁与货舱门框、机头长桁和缘条、舱门框等都是用不同7075合金材料制造的，可以说没有7075型铝合金的支撑就造不出如此高颜值与更轻巧、更舒适、速度快的大型客机。

7075合金在手机行业应用

在世界手机机身用材中，新iPhone也不是唯一采用这种超强材料的智能机型。韩国三星公司（Samsung）的Note5及S6 edge+的超薄机身都得益于7075合金的采用。由于7075合金的一系列优秀性能，使两款智能手机机身的稳定性达到了一个前所未有的新高度，自此以后，再也未出现变弯了的情况，更未发生损坏的情况了。

手机与电子产品外壳铝材短板亟待全面补上

电子产品多种多样，用的铝材也是品种繁多，式样千差万别，单个产品的用量虽不多，但电子产品产量大，以百万、千万件计，有的甚至上亿件，而且换代极快，铝材在手机机身与电子产品外壳制造中得到广泛应用，现在几乎找不到不用铝材的电子产品。

在当前及未来，手机轻薄化趋势是不可阻挡的潮流，需要更强更好的机身材料来支撑，在未来一定会有更多的国产手机采用7xxx系合金厚板作为机身材料，但是现在用的板材都是美国铝业公司生产的，进口价格高达7万元/t，约为3xxx系合金价格的3.9倍，除了7075合金的生产工艺比其他系合金的复杂得多外，国外公司也看到了中国目前还不能生产这类手机档次的铝合金厚板，奇货可居。

因此，中国必须尽快摆脱这种困境，补上这块短板，中国的铝加工装备完全具备了生产这种铝板的条件，实际上早在1957年哈尔滨铝加工（代号-0-厂，即现在的东北轻合金有限责任公司）在苏联专家帮助下就试制成功航空级B95（苏联牌号，相当于7075）合金材料。

当然，7xxx合金手机机身合金板材的加工工艺，包括CNC切削、阳极氧化着色，都比6xxx系合金板材困难得多，能否顺利解决这些问题，将成为该合金板材能否在国产手机中推广应用的关键。

2024铝展浅谈汽车用铝合金发展阶段

发展节能环保汽车，是缓解燃油供应矛盾、减少尾气排放的迫切需要，也是未来我国汽车产业持续健康发展的必然选择，而汽车轻量化作为节能汽车和新能源车的共性关键技术也获得广泛的推广和应用。

世界汽车工业的发展面临着三大主题：节能、环保和安全。根据相关研究机构的试验验证，汽油乘用车减重10%可以减少3.3%的油耗，减重15%可以相应的减少5%的油耗。

车身轻量化是新能源车在通过增加电池组数来提高 “续航里程”的条件下的必然选择，随着新能源车的迅速发展和普及，车身轻量化也越来越受到重视，先进高强钢、铝镁轻金属、碳纤维等复合材料已成为轻量化发展的三个主要方向。

2024铝展浅谈铝合金在汽车上的应用

铝合金在汽车中有着非常广泛的应用，动力与传动系统、车身与内外饰系统、热交换系统、车轮等均有零部件采用铝合金材料。

随着汽车轻量化的发展，，未来铝合金应用的快速增长主要集中在覆盖件、白车身等车身结构件上。全铝车身将从现在的4%提升至18%，年均复合增速16%以上。

到2025年，采用全铝车身的车型占比将达到30%，全球车身用铝总量将达到870万吨，车身用铝行业将出现爆发式增长。

2024铝展浅谈汽车铝材的研发与应用新方向

随着汽车铝化程度的提高，要求研制开发不同用途的新型铝合金和不同规格品种的新型铝材，这将大大促进铝合金及其加工技术的发展，促进铝材在汽车工业上的应用，可以预见，铝材将部分替代钢铁称为汽车工业的基础材料，未来汽车铝化的扩大，必将依靠对铝材的需求和生产成本的平衡支配，降低铝材成本，提高生产效率是今后的努力方向：

1、 新型铝合金车身材料的研发

2、 防冲档及车门刚性结构件的研发

3、 转动部分零部件的研发动向

4、 新型铝合金热交换材料的研制

5、 商用汽车油箱和空压机储气筒用可焊中强铝合金板材研制

6、 锻造铝合金车轮及结构件的研发

文章来源：铝高端制造

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