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近年來科學技術以及工業經濟的飛速發展,對鋁合金焊接結構件的需求日益增多,使鋁合金的焊接性研究也隨之深入。鋁合金的廣泛應用促進了鋁合金焊接技術的發展,同時焊接技術的發展又拓展了鋁合金的應用領域,因此鋁合金的焊接技術正成為研究的熱點之一。
純鋁的密度小(ρ=2.7g/cm3),大約是鐵的 1/3,熔點低(660℃),鋁是面心立方結構,故具有很高的塑性(δ:32~40%,ψ:70~90%),易于加工,可制成各種型材、板材。抗腐蝕性能好;但是純鋁的強度很低,退火狀態 σb 值約為8kgf/mm2,故不宜作結構材料。通過長期的生產實踐和科學實驗,人們逐漸以加入合金元素及運用熱處理等方法來強化鋁,這就得到了一系列的鋁合金。
添加一定元素形成的合金在保持純鋁質輕等優點的同時還能具有較高的強度,σb 值分別可達 24~60kgf/mm2。這樣使得其“比強度”(強度與比重的比值 σb/ρ)勝過很多合金鋼,成為理想的結構材料,廣泛用于機械制造、運輸機械、動力機械及航空工業等方面,飛機的機身、蒙皮、壓氣機等常以鋁合金制造,以減輕自重。采用鋁合金代替鋼板材料的焊接,結構重量可減輕50%以上。
近年來鋁材料的應與發展
改革開放以來,中國鋁工業取得了長足發展,已成為世界鋁工業大國,形成了從鋁土礦、氧化鋁、電解鋁、鋁加工、研發為一體的比較完善的工業體系。2006年,中國鋁業從2005年的全行業虧損迅速轉為全行業實現利潤324億元、利稅500多億元。國內產能的迅速集中擴張使氧化鋁進口量10年來首次出現同比下降,氧化鋁對外依存度較上年的45%明顯降低。近年來,國內氧化鋁生產中強化燒結、管道化溶出、選礦拜爾法等技術得到廣泛使用;電解鋁落后的自焙槽生產能力被淘汰,2006年,電解鋁1200萬噸產能中160kA及以上產能占83%,已經全部淘汰落后的自焙槽生產能力,部分小型預焙槽生產能力得到改造。
電解鋁方面,發展改革委下發通知,從2006年6月30日起實施電價調整方案,全國上網電價平均上調11.74元/千千瓦時,銷售電價平均提高24.94元/千千瓦時,相當于銷售電價每度上調2.494分錢。由于電解鋁在所有工業產品中耗電量,每生產1噸電解鋁的耗電量就高達1.5萬度。利用電價調整對該行業進行調控,可以讓一些競爭實力強大的電解鋁企業獲得較為優越的生存環境,而一些規模小、生產能力落后的企業則有可能淘汰出局。
當能源價格不斷攀升之時,世界各大鋁業公司開始把建設鋁業生產基地的目光轉向電價低廉的中東和非洲。通過降低左右生產成本的電費,確保鋁業生產的價格競爭力,成為世界各大鋁業公司的著眼點。從國內政策面上分析,產業政策給鋁行業定位在滿足國內需求上,且在對高精尖產品和低技術含量產品在政策上將會有區別。因此,上下游鋁企業對于行業所出現的政策性和結構性拐點,應著眼于內銷市場,擴大鋁在國內市場的應用;擴大鋁應用領域,提高鋁應用的附加值、技術含量。另外,鋁生產企業應該多關注相關行業和下游行業發展動向,特別是掌握交通運輸、電力、包裝、家電等行業發展趨勢,同時加大技術攻關和科技投入。
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鋁用途在很大程度上取決于性質。因為鋁有多種優良性能,所以鋁有著極為廣泛的用途。
(1)鋁的密度很小,僅為2.7 g/cm,雖然它比較軟,但可制成各種鋁合金,如硬鋁、超硬鋁、防銹鋁、鑄鋁等。這些鋁合金廣泛應用于飛機、汽車、火車、船舶等制造工業。此外,宇宙火箭、航天飛機、人造衛星也使用大量的鋁及其鋁合金。例如,一架超音速飛機約由70%的鋁及其鋁合金構成。船舶建造中也大量使用鋁,一艘大型客船的用鋁量常達幾千噸。
(2)鋁的導電性僅次于銀、銅,雖然它的導電率只有銅的2/3,但密度只有銅的1/3,所以輸送同量的電,鋁線的質量只有銅線的一半。鋁表面的氧化膜不僅有耐腐蝕的能力,而且有一定的絕緣性,所以鋁在電器制造工業、電線電纜工業和無線電工業中有廣泛的用途。
(3)鋁是熱的良導體,它的導熱能力比鐵大3倍,工業上可用鋁制造各種熱交換器、散熱材料和炊具等。
(4)鋁有較好的延展性(它的延展性僅次于金和銀),在100 ℃~150 ℃時可制成薄于0.01 mm的鋁箔。這些鋁箔廣泛用于包裝香煙、糖果等,還可制成鋁絲、鋁條,并能軋制各種鋁制品。
(5)鋁的表面因有致密的氧化物保護膜,不易受到腐蝕,常被用來制造化學反應器、醫療器械、冷凍裝置、石油精煉裝置、石油和天然氣管道等。
(6)鋁粉具有銀白色光澤(一般金屬在粉末狀時的顏色多為黑色),常用來做涂料,俗稱銀粉、銀漆,以保護鐵制品不被腐蝕,而且美觀。
(7)鋁在氧氣中燃燒能放出大量的熱和耀眼的光,常用于制造爆炸混合物,如銨鋁(由硝酸銨、木炭粉、鋁粉、煙黑及其他可燃性有機物混合而成)、燃燒混合物(如用鋁熱劑做的炸彈和炮彈可用來攻擊難以著火的目標或坦克、大炮等)和照明混合物(如含硝酸鋇68%、鋁粉28%、蟲膠4%)。
(8)鋁熱劑常用來熔煉難熔金屬和焊接鋼軌等。鋁還用做煉鋼過程中的脫氧劑。鋁粉和石墨、二氧化鈦(或其他高熔點金屬的氧化物)按一定比率均勻混合后,涂在金屬上,經高溫煅燒而制成耐高溫的金屬陶瓷,它在火箭及導彈技術上有重要應用。
(9)鋁板對光的反射性能也很好,反射紫外線比銀強,鋁越純,其反射能力越好,因此常用來制造高質量的反射鏡,如太陽灶反射鏡等。
(10)鋁具有吸音性能,音響效果也較好,所以廣播室、現代化大型建筑室內的天花板等也采用鋁。
(11)耐低溫,鋁在溫度低時,它的強度反而增加而無脆性,因此它是理想的用于低溫裝置材料,如冷藏庫、冷凍庫、南極雪上車輛、氧化氫的生產裝置。
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