铝工业发展现状与趋势

第一讲铝工业发展现状与趋势
1.铝工业生产链的组成及发展概况
1.1铝工业生产链的组成如下图
1.2 铝加工业发展历史、现状与趋势
1807年---发现发明铝元素；1825年—第一次用电化学法获得金属铝；1886年—发明用电解法从氧化铝中提炼铝金属；
1888年—发明拜尔法由铝土矿生产氧化铝以及直流电生产铝、电解铝1940年—100万吨/年，
1970年—100万吨/年
2007年—3880万吨/年
2020年—6600万吨/年
表1 中、列出了2007年世界与中国电解铝和铝加工材的产消情况
表1 2007年世界与中国的铝加工材产消情况
由表可知，世界铝及铝加工产业发展很快，已具有相当规模。

中国已成为铝业大国，但还不是铝业强国，而且产品的比例仍不够合理，需要加大产业结构调整。

中国的年增长速度大大高于世界各国，在不久将来，中国很快赶上世界先进水平，成为铝业和加工强国。

2、铝及铝合金的特点及其应用范围
2.1 铝及铝合金的特点
（1）质量轻。

铝的密度2.7g/dm3；钢铁-7.8；铜—8.9。

（2）强度好，比强度高。

比铜合金与普通钢材优良。

（3）加工性好。

可容易加工成各种形状、规格、品种的空心与实心产品
（4）美观，适于各种表面处理，花色品种多
（5）耐腐蚀性强，耐候性好，耐化学药品。

（6）导热、导电性好，仅次于铜，是钢铁的3-4倍。

（7）对光、热、电波的反射性好。

（8）没有磁性。

（9）无毒、抗菌、可与食品接触，不吸水和液体。

（10）吸音性能好。

（11）抗辐射。

（12）耐低温。

2．2 铝合金材料的应用范围
2.2.1 铝材的三大用户
（1）交通运输—30%-35%（世界），15%-20%（中国）
（2）包装业—15%-20%（世界），8%-12%（中国）
（3）建筑业—15%-20%（世界）25%-30%（中国）
铝质轨道车辆
2006年中国已有铝合金地铁车辆900辆，占地车辆的25% 2010年中国的铝合金地铁车辆可达1500辆
2007年全世界已有铝合金高速车、地铁、轻轨车51000辆2007中国铝质车1000辆，2010可增至10000辆，
2008年增至15000辆左右。

表2列出了2006年全球铝消费量及结构。

表2 2006年全球铝消费量及结构
2.2.2 主要的应用领域
（1）航空航天。

（2）交通运输：飞机、火车、高速列车、地铁、轻轨、货车、卡车、轿车、大巴、专用汽车、摩托车、自行车、轮船、军舰、汽艇、快艇、水翼艇、集装箱、桥梁等。

（3）包装业：硬包装如气桶、易拉罐等，软包装，如香烟箔、化装品与医药包装等。

（4）电子通讯、家用电器。

（5）建筑与施工：如门窗、幕墙等。

（6）空调，散热器等热传输系统。

（7）机械电气制造业。

（8）石油、矿产、能源、输电系统等。

（9）农业机械和轻工业。

（10）医疗器械和文体卫生。

（11）兵器与军工。

（12）化学化工。

3、铝及铝合金材料的分类，铝材的品种规格
3.1 铝及铝合金材料的分类
可热处理铝合金材
铸造材
不可热处理铝合金材
压力铸造材
普通铸造材
铸造材
铝合金铸造材
3.2 铝合金的成分与性能
试验合金。

合金，如8089等，超轻合金。

合金，如7005、7075等，超硬合金（宇航合金）。

合金，如6063、6061、6082等挤压合金。

合金，如5005、5083、5056等，耐蚀（海军合金）。

合金，如4004、4043、4032等，耐磨、铸造流动性好。

合金，如3003、3004等板材合金（易拉罐体）。

合金，如2024、2011等硬合金（飞机合金）.纯铝，如1015、1017、1100等，导电导热性好。

(1)铝合金成分
（2）铝合金的性能。

（3）化学性与抗腐蚀性。

（4）物理性能—热、电、磁属性能。

（5）力学性能—бb,б0.2,δ,HB,HV ,HW ,б-1，K1c 等。

（6）工艺性能---可挤压性，可延展性等。

（7）使用性能—可焊性，可切削性，可表面处理性等。

3.3 铝合金材料的品种与规格
3.3.1 铸造铝合金材料：重力铸造，砂模铸造，腊型铸造，压力铸造、挤压铸造，半固态铸造等。

3.3.2 变形铝合金材料
(1)铸锭—圆锭φ80-～φ1100mm。

扁锭：20X100～700×2500mm。

(2)板带材：中厚板：厚4~8mm，宽：500~5000mm，长：2~36M；
厚板：厚8~80mm，宽：500~5000mm，长：2~36M；
超厚板：厚80~300mm，宽：500~3000mm，长：2~36M；
特厚板：厚≥300mm，宽：500~2500mm，长：2~30M；
薄板板：厚0.2~4mm，宽：500~3000mm，长：卷
特薄板：厚0.2~0.6mm，宽：500~2500mm，长：卷
(3) 箔材铝箔：0.2mm以下的带材
无零箔：0.1~0.9mm；宽：30~2000mm，长：卷
单零箔：0.01~0.09mm, 宽30~2000mm, 长：卷
双零箔：0.001~0.009mm, 宽30~2000mm, 长：卷
(4) 管材: ф5×0.5~ф800×150 mm(ф1500×150 mm),长500~30000mm
(5) 棒材：ф7~ф800 mm,长：500~30000 mm
（6）型材：宽:3~2500mm;高:3~500 mm, 厚:0.17~50 mm 长:500~30000 mm
（7）线材：〈ф7~Ф0.01mm×C 〉
（8）自由锻件和模锻件: 0.1m2-5m2
（9）粉材：铝粉,铝镁粉。

粗、中、细、微米级，纳米粉。

（10）铝基复合材：加纤维（夥粒，长纤维，短纤维强化材；双金属层压材
（11）粉末冶金材。

（12）深加工产品：
3 铝材的机加工
门窗幕墙加工
零部件加工
焊接胶接铆接
2 铝材接合
其它
静电喷涂材氟碳喷涂材电泳涂装材
阳极氧化着色材1 表面处理产品，各种花色品种
铝材的冷冲、冷变成型等 4 铝加工基本知识 4.1 铝加工方法的分类 （1）铝合金铸造法，见图1
图1 铝合金铸造法分类
压力铸造法
熔模铸造法壳模铸造法砂模铸造法低压铸造法
精密铸造法(低速压铸法）离心铸造法
铝溶液锻造法（液态挤压铸造）流动气氛压铸法（气动压力法）真空压铸法（真空吸气法）无孔性压铸法(精密压铸）
加固凝固法
压力铸造法
加压铸造法
金属模铸造法重力铸造法
铝合金铸造
（2）塑性成形法
①轧制法：热轧 冷轧 箔轧
粗轧中轧
精轧
箔轧四辊单机架（不可逆）
六辊单机架（
）多机架冷连轧
冷轧
连铸连轧法
连续铸轧
四辊多机架（1+2，1+3，1+4，1+5等）
四辊双机架（1+1)
四辊单机架双卷取
开坯方法热轧
两辊（二人转（平轧）
四辊单机架单卷取
②挤压法：正挤、反挤、联合挤压、焊合挤压、穿孔挤压、confrom连续挤压、扁挤压、组合模挤压等
③轧制拉拨法
单线、多线式、直线式、盘管式
④自由锻造与模锻法：
自由锻造、模锻、多向模锻、精密模锻等。

⑤制粉法：
⑥粉末冶金法：
⑦铝基复合材料法：
⑧深加工生产法：
Ａ表面处理法阳极氧化着色法
电泳涂层法
静电喷涂法
氟碳喷涂法
Ｂ接合法焊接
胶接
铆接
Ｃ机械加工法
Ｄ冷弯冷冲成型法
Ｅ其他方法
4.2各种铝按加工法的特点
4.2.1铸造法—工艺简单，投资少，上马快，产品冶金质量
较差，品种和生产量有限
4.2.2轧制法—工艺流程长，速度快，生产量大，产品品种
单一，设备投资大，建设周期长
4.2.3挤压法—技术含量高，生产难度较大，品种多而批量少，投资成本低，见效
快
4.2.4锻压法—技术含量高，生产难度较大，品种多而批量小，应用范围较突，投
资较大，建设周期较长。

4.2.5制粉：设备投资少，见效快，但安全生产问题较大，易爆炸燃烧
4.2.6 其他方法尚为新技术，尚不成熟，未实现产业化
4.3铝加工用主要设备
4.3.1主要设备
（1）轧制设备：热轧机：两辊、四辊、单机架、多机架、世界最宽的热轧机为美国
的5580mm轧机
冷轧机：两辊、四辊、六辊、单机架、多机架冷连轧机。

目前世界
最宽冷轧机为4200mm四辊轧机
箔轧机：粗、中、精箔轧机，目前世界最宽箔轧机2400mm箔轧机（2）挤压设备：压正向、反向、联合挤压机、立式、卧式挤压机，
单动、双动挤压机、confrcm连续挤压机等，目前世界上最大挤压
机为美国的35000t立式锻造一反向管材挤压机，俄国的20000t
卧式水压机；美国15000t卧式油压挤压机
（3）锻压设备：有自由锻造机，立式模锻液压机，多向模锻液压
机等，目前全世界最大的模锻液压机为俄国的75000t立式模锻液
压机
4.3.2主要辅助设备
有熔铸设备,铸锭加热炉,机后设备,立式淬火炉，卧式人工时
效炉，矫直机、锯床等等，以及表面处理设备，接合设备、机加
工设备等等
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