【正文】 抗蝕性。上述分類方法在很大程度上是有條件的，因為某些鋁合金根據(jù)變形和熱處理制度的不同可以劃分為不同類型。介紹了大中型鋁合金型材的特點、分類、應(yīng)用與技術(shù)開發(fā)情況。著重介紹了大中型鋁合金擠壓型材的工藝流程、主要工藝參數(shù)的確定原則，以及各種型材的工藝特點與生產(chǎn)技術(shù)關(guān)鍵問題，特別是對大中型工業(yè)用結(jié)構(gòu)型材的生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)與質(zhì)量控制進行了較詳細的論述，有較強的實用價值。低強度鋁合金(工業(yè)純鋁、3A24005005A05A05086等)熱處理后不強化，其半成品在退火狀態(tài)下或冷作硬化后使用。第二組鋁合金的半成品在淬火和自然時效或人工時效后使用，其抗蝕性和可焊性隨化學(xué)成分的不同而不同。這兩種合金的抗蝕性不高，必須用專用的保護方法(包鋁、陽極氧化、涂油漆層)。7A02A12以及2A06合金主要用于制造受力結(jié)構(gòu)件。與2A12合金不同，2A06合金的大中型型材和壁板在淬火和自然時效狀態(tài)下沒有晶間腐蝕和腐蝕開裂現(xiàn)象。采用淬火和自然時效狀態(tài)下的6A02和6063合金制造裝飾件和民用建筑結(jié)構(gòu)件。表1列出了我國部分擠壓型材用鋁合金的牌號、化學(xué)成分與美國、日本和俄羅斯牌號對照。mm２)伸長率／%1100150可H1129040401200140可H112984335201420不可T444031019201720不可T443029020202415不可T4490340183003110可H11211045353203110可H1121104535505260難～不可H11220010025545440不可H11226013022508320不可H11230015520606165可T6320280136N0175可T5280240136063100可T5/T6195／２６０15513700350可T5320260157N0140可T535030015707510不可T65115905209 典型擠壓鋁合金的特性與用途(1)1035合金。矯直時，強度性能略有提高，但塑性顯著降低。而當溫度低于零度時，合金的強度和塑性性能都顯著提高。焊縫的抗蝕性與基體金屬相同。(3)6063合金。6063合金可顯著熱處理強化。人工時效的保溫時間對6063合金型材的力學(xué)性能沒有顯著影響。與6063合金一樣，6A02合金在熱處理時急劇強化，其主要強化相為Mg２Si和W(AlxMg５Si４Cu)。合金中的銅含量越高，則抗蝕性下降越多。焊接后淬火和時效可使焊接接頭的強度達到基體金屬強度的90%～95%。該合金的焊縫具有高的強度和塑性性能。當退火溫度較高或者在熱擠壓狀態(tài)下供應(yīng)半成品時，如果使用溫度高于60℃，則過飽和固溶體將發(fā)生分解，沿晶粒邊界析出β相(Al３Ｍg２)質(zhì)點，因而急劇地提高了合金的應(yīng)力腐蝕和晶間腐蝕傾向性。熱擠壓型材經(jīng)過淬火和人工時效后，合金的抗拉強度可達到420N／mm２～450N／mm２，屈服強度可達到300N／mm２～380N／mm２。 (7)2A12合金是應(yīng)用最廣泛的一種硬合金，屬于Al－Cu－Mg－Mn系四元合金。淬火和自然時效后，半成品的力學(xué)性能在很大程度上取決于預(yù)加工的條件。2A12合金的抗拉強度和屈服強度也和自然時效時間有關(guān)。2A12合金半成品在淬火后進行自然時效狀態(tài)下抗蝕性低，甚至在短時間加熱到150℃以上
時，抗晶間腐蝕性能急劇下降，將淬火的半成品進行人工時效(加熱到190℃，保溫6h～８h)，可以提高抗蝕性和強度性能(特別是屈服強度)，但塑性指標卻大大降低，例如，相對伸
長率可降低1／２～2／３。因此，一般不采用2A12合金制造密封結(jié)構(gòu)。但是，2A12合金中所沒有的Al３Ti相，對2A06合金的強化作用具有一定影響。2A06合金在自然時效狀態(tài)下的強化速度比2A12合金的低，這可使2A06合金壁板比2A12合金壁板放置更長的時間再進行冷加工(例如矯直、彎曲)。(9)7A04合金屬于Al－Ｚn－Mg－Ｃu四元系，是一種強度最高的鋁合金，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)壁板和型材。在上述溫度范圍內(nèi)改變淬火加熱溫度，對合金的力學(xué)性能沒有影響。淬火與人工時效之間的放置時間對7A04合金擠壓產(chǎn)品的力學(xué)性能沒有明顯影響。與2A12合金一樣，在熔焊時7A04合金在焊縫區(qū)有產(chǎn)生晶間裂紋的傾向。T1H狀態(tài)材料用于超音速飛機1161強度比д16ч的高2倍，斷裂韌性比д16ч的高20%～50％以T，TH，T1，T1H狀態(tài)應(yīng)用T，TH狀態(tài)材料用于運輸機，T1H狀態(tài)材料用于超音速飛機1163強度比д16ч的相似，斷裂韌性比д16ч的高10
%以T，TH，T1，T1H狀態(tài)應(yīng)用伊爾96－３００和圖204等飛機機體受力構(gòu)件7075固溶處理后塑性好，熱處理強化效果特別好，在150℃以下有高強度，并且有特別好的低溫強度，焊接性能差，有應(yīng)力腐蝕開裂傾向，雙級時效可提高抗SCC性能TT7T76薄板，T65T765T7351厚板，TT7
T7352鍛件，T651T73511擠壓件飛機上、下翼面壁板，桁條，隔框7049可代替7079合金，強度高和抗SCC性能好，抗普通腐
蝕能力不強T7351T76511擠壓件，T7T7352鍛件，T73薄板和厚板飛機主起落架，導(dǎo)彈配件71497249強度和抗SCC性能好，斷裂韌性好于7049，
是7049的改良型合金，7249優(yōu)于7149T7T7T7452鍛件，T7351T76511擠壓件同上71757475強度、斷裂韌性高，抗疲勞性能好，抗蝕性(T76)比7075好，即有很好的綜合性能，采用特殊加工工藝可使其具有超塑性。mm２)Rm/(N表2給出了部分鋁合金的可擠壓性指數(shù)，而實際上這些指數(shù)是隨擠壓條件而變化的。若取6063合金的可擠壓性指數(shù)為100，則按式(1)計算出的鋁合金的可擠壓性指數(shù)如表5。mm2)Z指數(shù)棒材、條材簡單型材復(fù)雜型材易擠壓合金105075182001601203A216020180145110中等可擠壓合金606330351008060700512507055425A03760504030難擠壓合金2A11753528212A121001814117A04110131185A061201086表5的可擠壓性指數(shù)數(shù)值與表2的數(shù)值存在差異，而且與其他文獻給出的值也不完全一樣。比較不同鋁合金型材的擠壓條件，可以確定出一個變形抗力與最大擠壓流出速度之間的近似經(jīng)驗關(guān)系式： (2)式中，k為經(jīng)驗系數(shù)。型材斷面的復(fù)雜程度一般用型材斷面的周長與斷面積之比f１來表征，此比值稱為形狀系數(shù)或型材斷面復(fù)雜程度系數(shù)，也可以將鋁型材根據(jù)其擠壓的難易程度分成若干組。因此，實際使用中為簡單起見，(1)式中的型材斷面復(fù)雜系數(shù)f１可近似取值為：對棒材和條材，取f１=1；對等壁厚對稱實心斷面的型材，取f１=；對不等壁厚非對稱空心型材，取f１=。其中大中型工業(yè)用結(jié)構(gòu)鋁合金型材只占50萬t左右。有人預(yù)言，21世紀將是“大擠壓機世紀”或“大中型鋁型材世紀”。大中型材，特別是大中型工業(yè)用結(jié)構(gòu)鋁合金型材缺口達20萬t以上，絕大部分依賴進口或用其他材料替代，大大制約了我國國防現(xiàn)代化和國民經(jīng)濟發(fā)展的速度。成為國民經(jīng)濟各部門和人民生活各方面不可或缺的重要結(jié)構(gòu)材料、裝飾材料和功能材料，大有替代鋼鐵、銅材、木材和塑料的趨勢。大批低水平的小擠壓機已淘汰，日本已不再生產(chǎn)15MN以下的擠壓機，世界正興起一股大擠壓機熱潮，預(yù)計在近幾年內(nèi)25MN以上的擠壓機所占比例會超過20%，50MN以上的擠壓機可達100臺以上，80MN以上的擠壓機可達40臺以上。 國內(nèi)差距及解決的措施近年來我國擠壓工業(yè)雖有了很大進步，但與國外先進水平相比仍有較大差距，主要表現(xiàn)在：擠壓機臺數(shù)雖多，但絕大部分為裝機水平低下的小擠壓機；產(chǎn)能雖大，但絕大多數(shù)為中低檔民用建材，大中型工業(yè)用結(jié)構(gòu)鋁合金型材尚未形成規(guī)模，高檔產(chǎn)品大部分依賴進口，遠遠不能滿足國防現(xiàn)代化和國民經(jīng)濟發(fā)展的要求。 按照用途或使用特性分類按照用途或使用特性，大中型鋁合金型材可分為通用型材和專用型材。(2)車輛用大中型型材。圖2 大中型鋁合金恒斷面型材分類 (4)電子電氣、家用電器、郵電通訊以及空調(diào)散熱器用大中型型材。(6)交通運輸、集裝箱、冷藏箱以及公路橋梁用大中型型材。圖3 大中型變斷面型材分類(8)其他大中型型材。 國外的開發(fā)應(yīng)用與需求情況交通運輸業(yè)早已成為工業(yè)發(fā)達國家經(jīng)濟與社會發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，是大中型工業(yè)結(jié)構(gòu)鋁合金型材的最大用戶。近年來，甚至在普通鐵路上的客運和貨運車也開始大量使用鋁型材制造車體。在船舶制造方面，所有艦艇和船舶的上層建筑、地板、甲板、隔板和裝飾板已大量使用鋁合金型材，全鋁潛艇、快艇、汽艇、水艇和賽艇已用于運營。 國內(nèi)大中型工業(yè)用結(jié)構(gòu)鋁合金擠壓材的使用與需求我國鋁合金擠壓產(chǎn)品從20世紀70年代開始崛起，目前需求量每年已超過300萬t，其用途已從國防軍工、建筑業(yè)等擴展到更加廣泛的領(lǐng)域。a１鐵道列車(客、貨)型材200～640鐵路部門15000地鐵和輕軌列車型材和高速列車200～６４０地鐵和城交部門18000飛機及軍工型材180～６００軍工部門2000汽車(豪華大巴)型材160～４５０汽車制造6000冷藏車廂和冷凍板180～３５０汽車制造3000專用車車廂型材160～400汽車制造2000船舶用大中型材150～５００船舶制造業(yè)2000集裝箱用大中型材150～４００集裝箱制造業(yè)40000硫化機架和礦井設(shè)備150～３５０礦山機械2000空調(diào)散熱器型材180～５００電器行業(yè)18000機架、框架、連桿、滑板等200～４００機械行業(yè)2000路燈桿、旗桿、電線桿200～400機制行業(yè)5000電梯骨架240～320電梯制造1000電機外殼180～330電機制造1000管母線及電力配件200～400電力工業(yè)15000其他(含棒材)80～500各工業(yè)部門20000合計1520003 大中型鋁合金型材的工藝特點與生產(chǎn)技術(shù) 大中型鋁合金型材的生產(chǎn)工藝流程與主要工藝參數(shù)的確定原則 生產(chǎn)工藝流程以熱擠壓狀態(tài)供貨的型材，在擠壓后進行以下工序：拉伸矯直，鋸切夾頭，用扭擰的方法矯直其縱向和橫向的幾何形狀，在輥式矯直機上矯直和壓平，切取試樣，進行力學(xué)性能試驗和切成定尺。以淬火及自然時效狀態(tài)供貨的型材，擠壓后進行淬火。例如，生產(chǎn)6066007001911925合金型材時，當型材擠出?？滓院?，常常直接用空氣或水－空氣混合物強烈冷卻的方法淬火。
圖5 部分鋁合金民用型材工藝流程 主要工藝參數(shù)的確定原則 (1)擠壓壁板和大中型型材用鋁合金硬合金2A12A12A17A07A05A05A07005等，軟合金6066006A05A05A03A21等，以及純鋁都可以用來生產(chǎn)壁板和大中型型材。所有鑄錠要求均勻化處理。2A12A12A10的溫度為420℃～470℃；7A07A07005的溫度為420℃～460℃；5A05A06的溫度為390℃～490℃；6066006A02的溫度為400℃～540℃。
擠壓壁板時的金屬流出速度取決于合金牌號和壁板外形。一般來說硬合金的擠壓比可取30左右，軟合金的可取30～８０。淬火保溫時間依壁板最大厚度而定，一般來說，厚度小于5mm的壁板和型材，保溫時間不超過20min；厚度小于10mm的壁板和大中型型材，不應(yīng)超過40min。
當δ＜10mm時，t≤40min35～４０室溫≥962A11498～５１０35～40室溫≥962A14497～５０５35～４０室溫≥967A04465～47540～50135～145167A09460～48040～50105℃ 8h＋150℃16h7005(在線淬火)40～50155～1658～126A02520～５３５40～50165～1756～86063517～525175～1856～8(在線淬火)為了消除擠壓時產(chǎn)生的刀彎和縱向彎曲以及淬火時的翹曲，擠壓壁板和大中型型材應(yīng)在
淬火后2h內(nèi)于4MN～25MN拉伸矯直機上進行拉伸矯直，拉矯伸長率為15%～2%。地鐵和高速列車車輛用大斷面寬幅薄壁鋁合金型材，在日本KOK公司是用96MN臥式油壓驅(qū)動擠壓機進行生產(chǎn)的。這3臺擠壓機都配有坯料感應(yīng)加熱爐，機后配有自動出料臺、精密氣淬和水淬裝置、牽引機、精密中斷鋸、拉伸矯直機、輥式矯直機和長度達30m以上的人工時效爐等輔助設(shè)備。其中一個最突出的問題就是型材大寬幅、大寬厚比(寬度與厚度之比)、大