從交通用鋁看未來鋁業(yè)發(fā)展

從交通用鋁看未來鋁業(yè)發(fā)展

        近期中國有色金屬工業(yè)協(xié)會發(fā)布《貫徹落實國務(wù)院辦公廳42號文件的具體工作方案》報告,提出將重點擴大鋁的應(yīng)用,將用三年時間擴大600萬噸鋁的應(yīng)用,其中交通用鋁是主要方向。 

        交通用鋁涵蓋范圍廣泛,不僅僅全鋁的乘用車,這只是其中很小的一塊。交通用鋁大體包括以下部分:航空、航天用鋁、軌道交通用鋁、 汽車用鋁、船舶用鋁。

 

航空航天用鋁

 

        航空鋁材是一種超高強度變形鋁合金,目前廣泛應(yīng)用于航空工業(yè)。其具有較好的力學(xué)和加工性能,固溶處理后塑性好,熱處理強化效果好,一般在150℃(甚至更高)以下有高的強度,韌性好,是理想的結(jié)構(gòu)材料。此外航空鋁材質(zhì)量輕,輕量化效果顯著,已經(jīng)取代鋼材并占據(jù)當(dāng)前航空材料的主導(dǎo)地位。航空裝備對鋁材的要求較高,是鋁材的重要高端應(yīng)用市場。 

        應(yīng)用優(yōu)勢:鋁合金由于其比強度高、成形和加工性能好的特點,還將是國內(nèi)研制大飛機的主要結(jié)構(gòu)材料。

        應(yīng)用部位:翼面蒙皮、翼面長桁、翼梁上下緣條、腹板、機身長桁、座椅滑軌、龍骨梁、側(cè)框、機身蒙皮、機身下部壁板、主地板桁條等。

        應(yīng)用比重:A380-800空客鋁合金材料占的比重最大,達到61%,A350-900XWB空客的鋁合金材料比重為20%,波音787-8空客的鋁合金材料占比為15%-20%。

 

軌道交通用鋁

 

        在軌道交通主體機車及附屬設(shè)施建設(shè)中,需用一定量的鋁材。在所用的鋁材中,以擠壓鋁型材為主,約占總鋁材用量的76%,其他鋁材(板、箔、管、棒、鍛件、鑄件、復(fù)合材、泡沫材等)占24% 左右,鋁材除用于制造結(jié)構(gòu)件外,還用于制造功能構(gòu)件,如散熱系統(tǒng)用的鋁箔構(gòu)件、隔聲用的泡沫鋁板、裝潢用的鋁-塑復(fù)合板等。軌道車輛車體鋁材中,各種材料的比(以下比例指的是平均值)。

        軌道交通主要包括高鐵和地鐵兩大類。 

        高鐵:中國軌道鋁合金車輛的批量生產(chǎn)始于2001年,目前90%的高鐵車輛都采用了鋁合金車體,鋁合金車體重量在8.5-10噸/輛,其中90%以上為鋁型材,其余為鋁板材,此外車輛內(nèi)飾每輛車大約用1000公斤鋁合金材料。

        地鐵:地鐵占城市軌道交通比例 74% ,預(yù)期未來五年新建鋁城市軌道交通用鋁 23.9 萬噸,車體大部件折舊替換約用鋁約 5 萬噸 。 根據(jù)以上粗略估計,預(yù)期未來五年城市軌道交通用鋁需求到將達到39 萬噸,2020年將達到 10.3 萬噸。

 

汽車用鋁 

汽車用鋁是交通用鋁的主耍消費方向,我國平均每輛汽車用鋁量僅105千克,歐美達140--150千克,預(yù)計我國汽車用鋁量將以毎年10%——12%的速度增長。

 

輕量化需求 

        隨著環(huán)境污染和能源危機的日益加重,減輕車重、降低油耗成了汽車行業(yè)綠色發(fā)展的重要方向。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計,乘用車的重量減輕10%,油耗將降低6%——8%??梢姡囕p量化具有重大的意義,不但能夠在一定程度上緩解能源危機,還能對環(huán)境污染的控制做出貢獻。 

        鋁合金在汽車上的應(yīng)用是實現(xiàn)輕量化的重要途徑之一。 

        在汽車內(nèi)外板上用鋁合金板代替鋼板可使車身減重約40%-50%;如采用鋁合金覆蓋件整車減重10%-15%,可見采用鋁合金車身板的減重效果十分顯著。 


鋁合金在汽車上應(yīng)用: 

車身 

        車身質(zhì)量約占汽車總質(zhì)量的30%以上,減輕車身的質(zhì)量對汽車輕量化具有很大的意義,近年來各大廠商推出的概念車,在車身結(jié)構(gòu)上大多采用以鋁型材為主的無骨架式結(jié)構(gòu)或空間框架式結(jié)構(gòu)。

 

底盤和車輪 

        目前,汽車底盤也廣泛使用鋁合金材料,如離合器殼、離合器分離圓盤、變速器殼、變速器換擋撥叉、車橋、轉(zhuǎn)向器殼、制動鼓、制動器活塞和控制缸等。 

發(fā)動機 

        很多汽車公司都在發(fā)動機的活塞、散熱器、油底殼、氣缸體和氣缸蓋、曲軸箱、連桿、濾清器等部件上采用鋁合金材料。 

應(yīng)用優(yōu)勢: 

        1. 密度小,質(zhì)量輕,能夠大大減輕汽車質(zhì)量,降低油耗,改善汽車操作性 

        2. 具有良好的環(huán)保特性,低能耗,循環(huán)利用率高 

        3. 惰性材料,具有良好的抗腐蝕性 

船舶用鋁 

        工業(yè)鋁型材用于造船業(yè)已有近百年的歷史。隨著國內(nèi)外造船業(yè)的高速發(fā)展,船舶的輕量化正日益被重視。由于鋁的密度低,強度高,耐腐蝕性強,十分適合海洋的惡劣使用環(huán)境。鋁的加工成本較低,因而使用鋁材制造船舶更具有經(jīng)濟性。 

應(yīng)用優(yōu)勢: 

        1.優(yōu)良的焊接性能,工業(yè)鋁型材具有良好的焊接抗裂性,且焊后焊接接頭性能相差不大,因而十分利于造船焊接使用。 

        2.優(yōu)異的耐腐蝕性能,氧化鋁薄膜及陽極氧化技術(shù),工業(yè)鋁型材在海水中能保持一種非常穩(wěn)定的形態(tài)。 

        3.密度低,輕盈,有利于船舶的最高速度提升以及燃油經(jīng)濟性,從而在同等油量下獲得更長的續(xù)航里程。

 

應(yīng)用場所: 

        1.航空母艦,工業(yè)鋁型材在航空母艦上的應(yīng)用部分,大到部分起飛和降落甲板,小到一些艙室裝飾和廚房設(shè)備。保守估計國外每艘航空母艦的工業(yè)鋁型材用量大概在1000噸左右,并早在1961年服役的美國“企業(yè)”號航空母艦上便有采用。 

        2.快艇及高速船。這類船只對速度有著較高要求,在動力保持原有條件的情況下,減輕重量無疑對速度提升有巨大幫助。 

        3.工作船。鋁制船身不需太多的維護。經(jīng)久耐用且行駛速度較快,令海洋業(yè)從業(yè)者更加經(jīng)濟實惠地使用船只,并提高工作效率。 

        4.LNG貨船。LNG在運輸過程中需要低溫冷藏保持液化。因此對LNG罐體材質(zhì)要求頗高。工業(yè)鋁型材作為LNG罐體,在低溫條件表現(xiàn)良好的同時,又具備較輕的質(zhì)量和優(yōu)秀的耐海水蝕。



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