铝合金结构材料的应用及其发展方向

铝合金结构材料的应用及其发展方向

【摘要】铝合金材料作为现在目前一种新型的结构材料，不仅仅能够适应现代工程结构向跨度大、质量轻的目标迅速的跨越，更能抵抗住一些恶劣条件的实际损害。现如今我国有关于铝合金结构的研究比较落后，而且，目前大大制约了铝合金结构的推广及其应用，我国应该对这项材料应该进行大力的研究而且必须要马上指定出相关的规章制度。与传统的结构材料相比，铝合金的性能会远远的超越以前的结构材料，它有如下的优点：①强度高、质量轻，可以适当的减轻目标体的重量；②视觉冲击力强，成本低；③抗腐蚀性强；④污染少、易回收、剩余价值高等等。所以说，铝合金作为我国主要的结构材料，它的应用现在越来越广，在代步工具、航空航天、建筑等行业领域突出了良好的发照势头。特别是在一些标志性的建筑中运用前景非常的广阔，现在国内外的许多大型空间建筑都采用铝合金的材料。如鸟巢、埃菲尔铁塔、夏威夷大学竞技场、贝尔足球场等。

【关键词】铝合金；应用；发展方向

1 铝合金结构材料目前所应用的相关领域

（1）铝合金材料在船体结构上的应用。就目前来看，选用了这种材料使得船舰的不仅质量会很轻，而且它的机动性能也很好，由于这种合金材料具有可再生利用的特性，使得铝合金的应用得到了空前的发展，特别是在一些中小型舰艇的发明制造中发挥了起到了举足轻重的作用。1950年，美国人最先后研发出了铝镁（Al-Mg）合成材料，同一时间段他们研发了具有高的耐腐蚀性的铝镁硅（Al-Mg-Si）系合金，以及后续可焊接的铝锌镁（Al-Zn-Mg）系列合金等，为镁铝合金在船舰上的运用打下了结实的基础。而且目前它们的各个性能都相当不错。

（2）铝合金在车体结构上的应用。作为车体的主体材料要求其强度要高、密度要小，必须要有极易加工成型、优良的抗腐蚀性、良好的涂装性能以及比较容易的表面防护处理等特性。目前为止这种新型材料俨然以及成为了列车组和动车组及其重要的车体制造材料，基本上到目前为止无可替代。由于其制造的车体质量较轻从而大大的降低了能耗，同时也为铁路方面节约了很大的成本。在车辆的制造上，铝合金主要是作为作车体的主要你结构。在制造成型的铝合金车体上，材料所占据的比重各不相同，比如说型材占总重的0.7，板材占总重的0.27，铸锻件却是占据了总重的0.3左右。从材料所组成的成份方面看，铁路上的车辆对材料的抗腐蚀性性能、力学性能、抗疲劳性性能、加工成形性性能以及焊接性能等都有超乎寻常的要求。所以，我们在选择材料的时候我们应该根据目标体的不同的用途、不同的部位和不同的构件，分别应该选择不同系列的铝合金材料。

（3）铝合金材料在建筑结构方面的应用。在建筑的施工中，有几种型号是比较经常使用的比如我们会经常选用铝合金6063-T5与铝合金6061-T5。①从材料的力学性能方面来讲，6061-T5的抗拉强度几乎相当于16Mn钢的强度，而且如果选用了铝合金的话对于其自身的重量有着一定的轻量的功效。然而铝合金的

弹性模量却是远远地小于钢材的弹性模量，这一点对目标体的刚度和自身的稳定性有着显著的影响。②抗腐蚀性弱一直是目前钢材使用的的待需要解决的重大问题，但是这一重大缺点对铝合金几乎没有一丁点的影响，究其原因是因为铝的化学性质非常的活泼，它在空气中放置的话其表面会很容易生成一层保护的氧化铝薄膜（0.1μm左右），所以它天生就具有一定的抗耐蚀性。③铝的抛光表面对几种光的反射能力会相对较强，与此同时，铝由于其特殊的物理性质会大大的增强建筑结构的使用效果。在一些发达国家，国家会通过设立一些法律来规定将铝合金材料作为建筑施工中的主要使用材料。随着社会的快速的发展以及人们日益增长的物资文化的追求，复合型材料将来会有非常广阔的市场需求，铝建筑结构、已经广泛的安装在了国内很多的工程中。其中，耐久性远远超过了一些建筑的钢化结构。最主要是由于铝合金可以用于建筑的内外装饰，其外观综合效果完全可以与不锈钢相媲美，然而造价却远远地低于不锈钢的造价。复合型材料除了可以用于桥梁的附属构造外，还可以用作为其主体结构。

（4）铝合金材料在航空航天结构上的应用。铝合金一直国内外航空航天事业中应用最广泛的金属材料，它在航空航天的工业中最主要作为制造飞机外壳的珩条、隔框、蒙皮和长梁等；在航空航天事业中，铝合金一般会作为航天运载火箭与航天宇宙飞行器结构件最主要的材料。作为目前比较超前的结构材料之一，由于铝合金具有以下几项的优良性能例如它的加工性能比较好，可以制做成为各种各样的截面性的型材等，最终是为了提高构件的刚度和强度。铝合金现在是亚音速飞机的主要耗材之一，目现在为止在民用飞机结构使用上的使用量为60%～75%；铝制零部件在先进军用飞机中的比例虽低一些，但仍占其自身总质量的40%～60%。现在现代的航空航天的结构材料的发展大致的趋势是：最大程度的发展高的强度、高的模比、高的抗腐蚀、很高的耐高温性、耐低温性多功能多样的结构性材料，最终会实现结构的减重；最后更会提升材料与结构的制造技术，最最后会一定程度的降低制造成本。铝合金的发展趋势是追求高纯、高强、高韧和耐高温，在军事工业中应用的铝合金主要有铝锂合金、铝铜合金（2000系列）和铝锌镁合金（7000系列）。其中铝锂合金是近几年来在航空航天的金属材料中发展相当迅速的一个材料领域。因为锂铝合金具有以下几种特性密度较低、强度比较高、刚度比较高、低温性能好、耐腐蚀性较强等性能。随着我国目前航空航天事业的飞速发展，我们会把研究铝锂合金的研究重点仍然放在解决材料的厚度方向上的韧性太差以及成本较高的问题上。

2 铝合金结构材料目前的发展方向

随着社会的飞速发展我国在航空航天以及车辆制造等相关领域技术的不断探究现在在这些领域内对其材料的要求也越来越高。对上面提到相关的问题，不仅仅需要提升与完善铝合金材料的特殊性能，而且要考虑到材料的成本费用，铝合金结材料的发展应该在以下几个方面着重发展：

（1）在铝合金材料的高纯净化生产技术的研究方面，我们应该提高产品的工艺技术，为了生产出高性能的铝合金结构材料打下结实的基础。

（2）在热处理技术的研究方面上，在这个方面上我们应该着重研究一下，