Хөнгөн цагаан бол дэлхийн царцдас дахь хамгийн элбэг металл элемент юм. Энэ нь дэлхийн хэмжээнд гангийн дараа хоёрдугаарт ордог өнгөт металл юм. Энэ нь бага нягтралтай, гангийн 1/3 орчим байдаг. Цэвэр хөнгөн цагаан нь зөөлөн бөгөөд хүч чадал багатай тул хөнгөн цагаанд магни, зэс, цайр, цахиур, литий зэрэг элементүүдийг бага хэмжээгээр нэмснээр хөнгөн цагааны хайлш илүү сайн ажилладаг. Хөнгөн цагааны хайлш нь маш сайн механик шинж чанар, зэврэлтэнд тэсвэртэй тул аж үйлдвэрт хамгийн өргөн хэрэглэгддэг өнгөт металлын бүтцийн материал юм. Тэдгээрийг барилга, сансар судлал, автомашин, машин механизмын үйлдвэрлэл, усан онгоцны үйлдвэрлэл, химийн үйлдвэрүүдэд өргөнөөр ашиглаж ирсэн.
Хөнгөн цагааны хайлш нь механик, химийн чиглэлээр маш сайн шинж чанартай байдаг.
① Механик шинж чанар, гол төлөв бага нягтрал, өндөр бат бэх, өндөр модуль зэрэгт тусгагдсан. Хөнгөн цагаан нь бага нягтралтай, бусад металлаас хөнгөн, гангийн ердөө 1/4 хувийг эзэлдэг тул хөнгөн жингийн өндөр шаардлага тавьдаг салбарт ашиглахад тохиромжтой;
② Химийн шинж чанарын хувьд хөнгөн цагааны хайлш нь агаарт гадаргуу дээрээ нягт ислийн хальс үүсгэж чаддаг тул гүн исэлдэлтээс өөрийгөө хамгаалж чаддаг. Тиймээс энэ нь маш сайн зэврэлтэнд тэсвэртэй, маш тогтвортой химийн найрлагатай.
③Хөнгөн цагаан хайлш нь сайн уян хатан чанартай бөгөөд янз бүрийн профиль болгон боловсруулж болно. Энэ нь маш сайн цахилгаан ба дулаан дамжуулалттай. Тиймээс энэ нь үйлдвэрлэлд өргөн хэрэглэгддэг бөгөөд хэрэглээ нь гангийн дараа ордог.
Одоогийн байдлаар үйлдвэрт янз бүрийн найрлагатай 250 гаруй хөнгөн цагааны хайлш байдаг. Янз бүрийн хайлшийн найрлагыг ялгахын тулд Хятад улс үйлдвэрлэлийн талбайн тэмдэглэгээ, санах ой, тооцооллын менежментийг хөнгөвчлөхийн тулд олон улсад хүлээн зөвшөөрөгдсөн дөрвөн оронтой зэрэглэлийн ангиллын аргыг ашигладаг. Цэргийн үйлдвэрлэлд ашигладаг хөнгөн цагааны хайлш нь хөнгөн цагаан-литийн хайлш, 2XXX (A1-Cu-Mg) цуврал, 7XXX цуврал хөнгөн цагааны хайлш юм.
Төрөл бүрийн хөнгөн цагаан хайлшны материалын зах зээлийн эрэлт, хөгжлийн чиг хандлага
2XXX цуврал хөнгөн цагааны хайлш
2XXX (A1-Cu-Mg) цувралын хөнгөн цагааны хайлш нь өндөр суналтын бат бэх, хатуулаг, ядаргааны бат бэх, халуунд тэсвэртэй, боловсруулалт, гагнуурын шинж чанартай бөгөөд сансар огторгуй, автомашин, зэвсгийн үйлдвэрлэлд өргөн хэрэглэгддэг. Үндсэн зэрэглэлүүд нь 2A01, 2A02, 2A06, 2A11, 2A12 гэх мэт. 2024, 2124, 2524, 2324 хайлш гэх мэт бат бэх, бат бөх байдал, эвдрэлийг тэсвэрлэх чадварыг сайжруулахын тулд цуврал хайлшийг боловсруулсан.
Хятадын тоног төхөөрөмжийн загварууд нь хөнгөн, удаан эдэлгээтэй, өндөр найдвартай, хямд өртөгтэй байх чиглэлд хөгжиж байгаа бөгөөд их биений арьсны материалын хугарлын бат бөх чанар, хагарлын тархалтын эсэргүүцэл, зэврэлтээс хамгаалах өндөр шаардлага тавьдаг. Гадны улс орнууд 2024-T351 хөнгөн цагаан хайлшны зузаан хавтанг үндэслэн доод далавчны гадаргууд өөр өөр бат бэх, бат бөх, ядаргаа, зэврэлтэнд тэсвэртэй 2324, 2624 болон бусад өндөр эвдрэлд тэсвэртэй хөнгөн цагаан хайлшийг бүтээж, суурилуулалт, хэрэглээнд хүрсэн. Хятад улс эвдрэлд тэсвэртэй 2XXX цуврал хөнгөн цагааны хайлш боловсруулж байна. Ирээдүйд нийлмэл бичил хайлш нь Al-Cu-Mg цувралын өндөр бат бэх хөнгөн цагааны хайлшийг хөгжүүлэх чухал чиглэл байх болно.
4XXX цуврал хөнгөн цагааны хайлш
Одоогийн байдлаар Хятадад эвтектик ба гипоэутектик Al-Si хайлшийг голчлон автомашины поршенд ашигладаг. Гэсэн хэдий ч хөдөлгүүрийн гүйцэтгэлийн шаардлагыг тасралтгүй сайжруулснаар гүйцэтгэлийн шаардлагыг хангахад хэцүү байдаг. Hypereutectic Al-Si хайлш нь бага нягтралтай, бага шугаман тэлэлтийн коэффициенттэй, элэгдэлд тэсвэртэй, эзэлхүүний тогтвортой байдал өндөртэй бөгөөд эвтектик Al-Si хайлштай харьцуулахад илүү тохиромжтой поршений материал юм. Hypereutectic Al-Si хайлшны поршенийг гадаадад олноор үйлдвэрлэж, АНУ-д A390 хайлш, Японд AC9A, AC8A (ZL109) хайлш, Австралид A390 хайлш зэрэг ачааны машин, автомашинд хэрэглэж байна. Гэсэн хэдий ч одоогоор Хятадад гиперетектик Al-Si хайлш поршений үйлдвэрлэдэг цөөн үйлдвэрлэгчид байдаг бөгөөд ихэнх нь импортод тулгуурладаг. Үүнээс гадна автомашины турбо хөдөлгүүрийн хөнгөн цагаан хайлш материал болон гадаад улс орнуудын хооронд маш том ялгаа бий. Өндөр хүчин чадалтай автомашины турбо цэнэглэгч хөнгөн цагаан хайлш материал нь ихэвчлэн Япон болон бусад улс орнуудад тулгуурладаг. Тиймээс өндөр хүчин чадалтай поршений болон турбо цэнэглэгчийн импеллерт зориулсан автомашины хөнгөн цагаан хайлшны гол материалыг боловсруулах нь зайлшгүй шаардлагатай.
5XXX цуврал хөнгөн цагаан хайлш
Al-Mg хайлш, ялангуяа Mg-ийн агууламж өндөртэй Al-Mg хайлш нь өндөр хувийн бат бэх, сайн гагнах чадвар, зэврэлтэнд тэсвэртэй тул ирээдүйд сансар, өндөр хурдны галт тэрэг, далай тэнгис болон бусад салбарт өрсөлдөх чадвартай материал болно. Одоогоор Al-Mg хайлшин хавтан, профиль, сансар огторгуй, галт тэрэг, далай болон бусад хэрэглээнд зориулагдсан гагнуурын утаснууд нь ихэвчлэн импортод тулгуурладаг. Өндөр чанартай гагнуурын утасны зах зээлийг үндсэндээ АНУ-ын ALCOA монопольчлодог. ER5183 ба ER5356 хайлш нь ихэвчлэн импортод тулгуурладаг бөгөөд импортын хэмжээ нь тэдний борлуулалтын 70 орчим хувийг эзэлдэг. Усан онгоцны Al-Mg хайлш нь ихэвчлэн Орост тулгуурладаг. Mg-ийн агууламж өндөртэй ердийн хайлшны ембүү нь сайн хөгжсөн дендрит, эвтектик фазын ялгаралт, хэлбэржүүлэх чадвар муутай байдаг. Одоогийн боловсруулалтын аргууд нь гүйцэтгэл муутай, ил харагдах чанар муу, процесс урт, чанар тогтворгүй, ургац бага зэрэг олон асуудал байсаар байна. Хэт хурдан хатуурах, хэлбэржүүлэх нь Mg-ийн хур тунадасжилтыг саатуулж, нэгэн зэрэг нарийн тэнцүү талст болон нано тунадасжуулсан фазуудыг авахын тулд зохицуулж, материалын гүйцэтгэл, жигд байдлыг ихээхэн сайжруулдаг. Иймд өндөр хүчин чадалтай Al-Mg хайлшийг хурдан хатууруулах тасралтгүй реологийн шахалт, өнхрөх технологийг хөгжүүлснээр өндөр чанарын Al-Mg хайлшийн эрэлт хэрэгцээг хангах болно.
6XXX цуврал хөнгөн цагаан хайлш
6XXX цувралын хөнгөн цагаан хайлш материал нь төмөр замын транзит, автомашин, электроник гэх мэт салбарын гол материал юм. 1980-аад оноос хойш Европ, АНУ, Япон зэрэг өндөр хөгжилтэй орнууд болон бүс нутгууд автомашинд зориулсан хөнгөн цагааны хайлш үйлдвэрлэж, 6009, 6016, 6010, 6112, 60212, иж бүрэн үйлдвэрлэл2, 6028, иж бүрэн үйлдвэрлэл2 зэрэг ангиллаар бүртгэгдсэн. болон автомашины кузов хавтан, шахмал, хуурамч материал гэх мэт хэрэглээний систем. Хятадад 6XXX цувралын хөнгөн цагаан хайлшаар хийсэн кузов хавтан, хуурамч материалыг үйлдвэржүүлэх судалгаа, боловсруулалт дөнгөж эхэлж байгаа бөгөөд тодорхой цоорхой байна. БНХАУ-ын Аж үйлдвэр, мэдээллийн технологийн яамнаас автомашины хөнгөн цагаан хайлшны хавтанг боловсруулахаар санал болгож байна: 6016-S, 6016-IH, 6016-IBR, 6A16-S, 6A16-IBR, 6022. Ердийн 6XXX цувралын хөнгөн цагааны хайлш нь A50-аас багагүй урттай, A50% -иас багагүй урттай байна. 0.60, 60 d-ийн зогсоолын гарцын бат бэхийн Rp0.2 140 Н/мм2-аас багагүй, будагны хатуурлын уналтын бат бэхийн өсөлт 80 Н/мм2-аас багагүй байна. Өөр өөр хэрэгцээ шаардлагад нийцүүлэн 6XXX цувралын хөнгөн цагааны хайлшийг зохион бүтээх, бэлтгэх, боловсруулах технологийг хөгжүүлэх нь хөгжлийн зайлшгүй чиг хандлага болжээ.
7XXX цуврал хөнгөн цагаан хайлш
7XXX цувралын хөнгөн цагаан хайлш нь стрессийн зэврэлтэнд сайн тэсвэртэй бөгөөд хөнгөн цагааны хайлшийн дундаас хамгийн хүчтэй цуврал юм. Тэдгээрийг олон улсад нисэхийн тулгуур материал гэж хүлээн зөвшөөрдөг. Сүүлийн үед гадаад орнуудад 7055 хайлш (Al8Zn-2.05Mg-2.3Cu-0.16Zr) боловсруулсан бөгөөд түүний уналтын стресс нь T77511 төлөвт 620 МПа-аас давсан байна. Энэ нь Боинг 777 онгоцонд ашиглагддаг бөгөөд жинг 635 кг-аар бууруулдаг. Одоогийн байдлаар Хятадад агаарын тээврийн 7XXX цувралын хөнгөн цагааны хайлшийг системчилсэн хайлш дизайн, бэлтгэх, боловсруулах технологи дутмаг, зарим бүтээгдэхүүн импортоос бүрэн хамааралтай байна. 7XXX цувралын хөнгөн цагаан хайлш нь хайлшийн олон элемент бүхий том хэмжээний ембүүтэй, хатуурах өргөн хүрээтэй, цутгах ачаалал ихтэй, хайлшийн элементүүдийг исэлдүүлэх/тусгахад хялбар байдаг тул ембүүгийн металлургийн чанар муу, өрөөний температурт хэлбэржүүлэх чадвар бага байдаг тул 7XXX цувралын хөнгөн цагаан хайлшийг шинээр гаргах нь чухал ач холбогдолтой юм.
Хөнгөн цагаан-литийн (Al-Li) хайлш
Хөнгөн цагаан-литийн хайлш нь сүүлийн жилүүдэд агаарын тээврийн материалын хамгийн хурдан хөгжиж буй хөнгөн материал юм. Энэ нь нягтрал багатай, уян хатан модуль өндөртэй, өндөр өвөрмөц хөшүүн чанар, ядаргааны сайн үзүүлэлттэй, зэврэлтэнд тэсвэртэй шинж чанартай байдаг. Уламжлалт хөнгөн цагаан хайлшийг сольсны дараа массыг 10% ~ 20% -иар бууруулж, хөшүүн байдлыг 15% ~ 20% -иар нэмэгдүүлэх боломжтой. 21-р зууны эхээр Америкийн ALCOA компани нисэхийн хөнгөн цагааны хайлшийн өртөг, жинг 20 жилийн дотор тус бүр 20%-иар бууруулах зорилготой “ALCOA Aviation 20/20 төлөвлөгөө”-г эхлүүлсэн. Constellium 2050 ба 2198 хөнгөн цагаан-литийн хайлшийг (Al-Cu-Li-Mg-Ag) бүтээсэн бөгөөд нягтрал багатай, өндөр бат бөх чанар, эвдрэлд тэсвэртэй. Хятадад бие даан боловсруулсан Al-Li хайлшийн зэрэглэл маш цөөхөн байдаг бөгөөд зөвхөн 1420 хайлшийг ашигласан. С919 зорчигч тээврийн онгоцонд ашигладаг хөнгөн цагаан-литийн хайлшийг Alcoa компани нийлүүлдэг. Дотоодын хувьд зөвхөн 1420, 2195, 2197, 2A97 зэрэг хязгаарлагдмал хайлш үйлдвэрлэх боломжтой бөгөөд ембүү нь зөвхөн хавтгай ембүү ((310~400)×1280×4000) мм-ээс доош, дугуй ембүү нь φ650 мм-ээс бага байна. 60 мм-ээс их зузаантай, 1500 мм-ээс их өргөнтэй хавтгай ембүү (2В16), өндөр зэрэглэлийн нисэхийн хэрэглээний салбарт 1500 мм-ээс их диаметртэй ембүү (2В16) одоо болтол үйлдвэрлэгдээгүй байна. Иймд хөнгөн цагаан-литийн хайлшийн шинэ загвар, хэт том ембүү бэлтгэх, гүн боловсруулах технологийг хөгжүүлэх нь маш чухал юм.
Халуунд тэсвэртэй хөнгөн цагаан хайлш
Халуунд тэсвэртэй хөнгөн цагаан хайлш нь хөнгөн цагааны хайлшийг өндөр температурт исэлдүүлэх, мөлхөхөд тэсвэртэй болгохын тулд Si, Fe, Ni, Ag, ховор элемент зэрэг элементүүдийг зохицуулж, сансар, автомашин, төмөр замын тээвэр гэх мэт салбарт гол үндсэн материал болдог. Уламжлалт халуунд тэсвэртэй хөнгөн цагаан хайлш нь: 2519, 2618, 2219, 2D70 гэх мэт. Сансар, автомашины үйлдвэрлэл эрчимтэй хөгжихийн хэрээр халуунд тэсвэртэй хөнгөн цагаан хайлшид илүү өндөр шаардлага тавьдаг. Шинэ үеийн сөнөөгч онгоцууд нь өндөр хурдтай, их биений арьсны ажлын температур 150 хэмээс дээш байдаг. Одоогийн байдлаар 2618, 2D70 зэрэг халуунд тэсвэртэй хөнгөн цагаан хайлшийг удаан хугацаагаар ашиглах температур 150 ° C-аас доош байна. Халуунд тэсвэртэй хөнгөн цагааны шинэ хайлшийг боловсруулах нь зайлшгүй шаардлагатай.
Хэт бага скандийн (Sc) агууламжтай Al-Sc хайлш
Al-Sc хайлш нь өндөр бат бэх, сайн хуванцар, зэврэлтэнд тэсвэртэй гэх мэт маш сайн шинж чанартай бөгөөд Al-Li хайлшийн дараа сансар огторгуй, хөлөг онгоц гэх мэт хөнгөн материалуудын шинэ үе болсон. Бага хэмжээний сканди агуулсан Al-Mg хайлшийн суналтын бат бэх нь 5083 хайлшаас 30%-иар их, уналтын бат бэх нь хоёр дахин их байна. Гагнуурын чадвар нь ердийн 5XXX цувралын хайлштай харьцуулах боломжтой, халуунд өртсөн бүс ба гагнуурын механик шинж чанар нь матрицынхтай ойролцоогоор тэнцүү бөгөөд зэврэлтэнд тэсвэртэй байдал нь 5083 хайлштай харьцуулж болно. Сансар огторгуйн эд анги үйлдвэрлэхэд 5XXX эсвэл 6XXX цувралын хайлшийг солих нь жинг мэдэгдэхүйц бууруулах үр дүнд хүрэхээс гадна автомашин, төмөр замын тээврийн хэрэгсэлд хамгийн сайн материал юм. Орос улс сканди агуулсан хөнгөн цагааны хайлшийн үйлдвэрлэлээрээ дэлхийд тэргүүлж, 01%-ийн скандийн агууламжтай Al-Mg-Sc, Al-Mg-Li-Sc, Al-Zn-MgSc, Al-Zn-Mg-Cu-Sc, Al-Cu-Mg-Sc хайлшийг үүсгэсэн байна. Хөнгөн цагаан скандийн хайлшийг сансар огторгуй болон автомашинд ашиглахыг дэмжих зорилгоор Хятадын Аж үйлдвэр, мэдээллийн технологийн яамнаас скандиум агуулсан хөнгөн цагааны хайлшийг тэргүүлэх хөгжлийн шинэ материалын нэг гэж нэрлэжээ. Хятад улс скандийн нөөцөөр баялаг бөгөөд өндөр цэвэршилттэй скандийн исэл олборлох үйлдвэрлэлийн шугам барьж, хөнгөн цагаан скандийн хайлшийг хөгжүүлэх үндэс суурийг тавьсан.
Автомашины 500 МПа зэрэглэлийн халуун даралтын хөнгөн цагаан хайлш
Хятадад өндөр бат бэх хөнгөн цагаан хайлшаар хийсэн халуун даралтын материалд хоосон зүйл байсаар байна. Шинэ материал ба шинэ хэлбэржүүлэлтийн процессыг хослуулах нь өндөр бат бэх хөнгөн цагаан хайлшаар хийсэн автомашины эд ангиудын эд анги үүсгэх асуудлыг шийдвэрлэх үр дүнтэй хэрэгсэл юм. 7XXX цувралын хайлш дээр анхаарлаа төвлөрүүлж, 2XXX хайлшийг идэвхтэй судалж, халуун тамга хийх зориулалттай 500 МПа зэрэглэлийн хөнгөн цагаан хайлшийг хөгжүүлэх нь автомашины цогц хэлбэрийн эд анги үйлдвэрлэхэд чухал ирээдүйтэй.
Хөнгөн цагаан дээр суурилсан нийлмэл материал
Хөнгөн цагаан ган олон давхаргат нийлмэл хавтан: Хөнгөн цагаан ба ган тавцангийн хоорондох үр дүнтэй холболт нь том хөлөг онгоцны дээд бүтцийг хөнгөвчлөхөд тулгарч буй бэрхшээлүүдийн нэг болсон. Хөнгөн цагаан ба ган корпусын хооронд гагнуур хийхэд ашигладаг хөнгөн цагаан ган нийлмэл шилжилтийн үе нь уламжлалт тавлах процессыг орлуулах шийдлийг өгдөг. Хонда ган, хөнгөн цагаан холбогч технологийг хөгжүүлсэн бөгөөд үүнийг дэлхий даяар бөөнөөр үйлдвэрлэсэн автомашины жаазанд ашиглах болно. Одоогийн байдлаар Хятадад ашиглагдаж байгаа хөнгөн цагаан ган нийлмэл холбоосыг ихэвчлэн гадаадаас импортолдог бөгөөд үнэ нь 4×10 5 юань/тн байна. Ирээдүйн том оврын хөлөг онгоцны хувьд гагнуурын өндөр температур, холхивчийн ачаалал ихсэх, шилжилтийн үеийг холбоход илүү хүчтэй холбох интерфейс шаардлагатай бөгөөд өндөр хүчин чадалтай хөнгөн цагаан ган холболтыг яаралтай хийх шаардлагатай байна.
Шуудангийн цаг: 2025-03-08
