铝合金材料的应用及其加工成形技术

刘 科

（广西南南铝加工有限公司，广西 南宁 530023）

1 铝合金材料的特点

（1） 铝合金的密度相对较小。其密度为2.7 g/cm3，而同样在工业生产中有着广泛应用的钢密度为7.8 g/cm3，铝合金的密度为钢的1/3左右。正是因为这一特性，使得铝合金能够满足航空航天、汽车制造、建筑等领域中相关装备的轻量化需求，进而有了较为广泛的应用，通过应用铝合金材料可以对运输费用与加工费用进行一定程度的降低，从而节约施工或者制造成本。

（2） 铝合金具有较好的力学性能。对于纯铝而言，它具有密度低、塑性好的优势，然而纯铝的强度相对较低，因此往纯铝中添加一定的强化元素，例如锌元素、镁元素以及铜元素等，使其成为强度较高的铝合金，其强度可以达到普通钢铁的强度，因此可以将之运用与航空航天、交通运输等领域有着一定程度的应用，并能满足其高强度需求。

（3） 耐腐蚀性好。当铝合金长时间暴露在大气中时，在铝合金的表面能够形成一层氧化膜，氧化膜对铝合金表面起到一定程度的保护作用，避免其进一步被氧化。

（4） 铝合金具有较好的导热性能。就纯铝而言，其导热性相对较高，在诸多金属元素之中，仅次于银、金、铜的导热性能，而铝合金很好地继承了纯铝的导热性能，使其在散热器、取暖器等热能转化设备的制造中有着广泛地应用。

（5） 除了上述的几个明显特性之外，铝合金还具有一定的装饰性，主要是因为铝合金可塑性强，可用其对各种规格、各种形状的产品进行有效的加工，且可以对其表面进行一定程度的处理使其生成不同颜色的膜层，进而起到优良的装饰作用。

2 铝合金的应用领域

（1） 航空航天领域：铝合金结构在飞机的制造生产中有着十分广泛地应用，这主要得益于其优秀的结构特性。同时在飞机的配件中，铝合金材料也有着较为广泛地使用，例如蒙皮、起落架等。在航天领域，铝合金也被作为重要材料使用。例如美国的“阿波罗”号飞船的燃料箱、仪器仓等都是运用铝合金材料制造而成的。

（2） 汽车领域：现阶段汽车制造呈现出轻量化的发展趋势，而铝合金材料的密度较小，是一种性能十分优良的轻质材料，因此在汽车轻量化发展的进程中成为主要的材料，例如发动机气体缸、轮毂等零件大多用铝合金材料制作而成的。除此之外，变形铝合金在汽车制造领域也有着广泛地应用。将铝合金板代替原先的钢板应用在汽车内外板的制造方面，可以对车身重量进行一定程度的减轻，一般可以减轻40%～50%左右。

（3） 建筑领域：铝合金材料具有耐腐性、高强性等优良特性，这些优良特性体现在建筑行业中表现为高焊接性能与工艺性能，在建筑物构架、门窗与吊顶中都有着十分广泛地运用。除此之外，铝合金材料具有一定的装饰性，通过对其表面进行一定程度的处理使其生成不同颜色的膜层，因此可以将铝合金材料加工成不同形状、不同颜色的装饰品，在建筑物设计与制造中起到有效的装饰作用。

（4） 电子领域：铝合金具有良好的导热导电性能，因此可以将之运用到各种类型的电线与导线的制备中；同时，铝合金材料还有很强的耐用性、易着色性、散热性等优良特性，且投入成本较低，因此它在手机、平板电脑、电视的外壳与电子元件制造领域有着一定程度的应用。

（5） 包装领域：铝合金材料具有一定的易塑性，在包装领域中可以被制备成易拉罐、瓶、桶等，在饮料包装。化妆品包装、药品包装、香烟包装与工业产品包装中应用广泛。

3 铝合金加工成形技术

3.1 铸造

铝合金的铸造过程即首先对铝合金进行一定程度的熔化处理，使其成为溶体，在此基础之上利用铝合金溶体良好的流动性与可填充性将之浇铸到不同形状的模具当中去，从而形成各种零件，在这一过程中需要注意对厚度、气密、荷载承受性能进行有效的控制，使其能满足铸造需求。通过铸造所形成的铝合金零件，例如缸体、支架、箱体、轮毂等，可用于各个领域的生产与安装当中。

3.2 轧制

轧制流程如下，首先锭坯受到摩擦力的作用进入到处于旋转状态的轧辊间，在轧辊间中锭坯会收到一定的压力，在压力的作用之下其横截面逐渐减小并同时在形状上在发生一定程度的变化，除此之外，压力会促使锭坯的厚度减小并使其长度增加。从本质上来看，轧制过程其实是一个塑性变形的过程。轧制又可以进一步细分为热轧与冷轧，热轧是在保持被轧制金属处于高温状态下的形式，高温环境保证了产品质量的稳定性，同时也可以对生产效率进行一定程度地提升，具有良好的经济效益。而对于冷轧而言，这种轧制方式一般用于铝合金薄板、铝箔毛料的生产中。

3.3 挤压

铝合金材料的挤压主要的是将锭坯装入到挤压筒之中，挤压筒会不断向金属施加一定的压力，便将其从给定形状与尺寸的模孔中挤出，进而产生塑性变形使其成为所需形状与尺寸的产品。通过对铝合金采取挤压成形工序，可以对铝合金的变形能力进行显著地提高，进而对铝合金的组织与性能做出有效改善。一般情况下，铝合金挤压成形不仅可以对管、棒、带等形状相对简单的产品进行生产，同时还能够生产断面形状非常复杂的实心和空心型材，以及阶段变断面和逐渐变断面型材。

3.4 3D打印技术

3D打印技术是一种新型的金属成形技术，其距离主要如下：首先应用三维建模软件对数据进行建模，形成三维数据模型，以此为基础进行分层处理，通过分层处理可以获取各个截面的二维轮廓数据，然后再对高能激光束进行一定程度的利用，通过其对金属粉末进行扫描溶化处理，并将分层不断进行叠加，最终会形成三维金属零件3D打印技术具有一次成形、快速柔性以及高效的特点。当前状况下，3D打印技术已经在铝合金航天部件生产、武器装备以及模具制造等领域中有了一定程度地应用。

4 结语

本文主要针对铝合金材料的应用及其加工成形技术进行研究与分析。首先对铝合金材料的特性特点与主要的应用领域进行了一定程度上的阐述，然后在此基础之上从铸造成形、轧制成形、挤压成形以及3D打印成形四个方面分析了铝合金加工成形技术。综上所述，铝合金材料凭借着自身的优良特性，使其在航空航天、汽车制造、建筑、生产包装等领域中有着广泛的应用。未来需要进一步改善与优化铝合金的生产工艺，进一步提升铝合金质量，满足各个领域的需求，具有十分广阔的发展前景。