国内外铝合金材料的发展与研究现状

中国是铝合金材料的生产和消费大国。铝合金材料广泛应用于交通、海洋、航空航天等领域，尤其是汽车、飞机、航空航天、船舶等领域的一些轻量化关键部件。铝合金材料是不可替代的。国内铝合金材料绝大多数属于低端产品，生产能耗高、效率低、成本高、附加值低。恶性竞争难以改变，一些高端产品仍需高价从国外采购，这无疑阻碍了中国制造业的升级。虽然中国在通信、高铁等领域具有显著优势，但随着国际形势的复杂变化，被困在关键物质领域的风险日益突出，自主创新迫在眉睫。在新的产业形势下，发展高端铝合金材料的绿色智能制备与加工技术，对支撑我国重点制造业的可持续高质量发展具有重要的战略意义。本文主要介绍了国内外铝合金材料的发展和研究现状，分析了常见铝合金体系的市场需求，总结了我国在该领域遇到的问题和未来的发展目标，并提出了相应的发展对策，以促进相关产业的升级和进步。

 国内外铝合金材料的发展与研究现状

（1） 国外铝合金材料的发展与研究现状

总的来说，工业发达国家铝合金材料的开发和应用历史悠久，基础良好，研究积累雄厚，铝合金材料体系雄厚，工业技术水平较高。特别是美国、俄罗斯等工业大国较早地开展了铝合金材料的研发，申请了大量铝合金品牌，并广泛应用于汽车、船舶、航空航天等领域，并形成了一定程度的专利霸权。

在汽车领域，铝合金是实现汽车轻量化的重要材料。在2XXX系列铝合金方面，美国的rayruff和法国的siebenet先后开发了2036-t4和au2g-t4两种车身用铝合金板材。在5xxx系列铝合金方面，美铝开发了x5085-o、5182-o和其他用于车身内板的铝合金。在6xxx系列铝合金方面，美国已经开发了6009和6010车身铝合金板。2018年，挪威海德鲁铝业开发了hhs360合金，其抗拉强度比6082合金高10.8%，达到360n/mm2，伸长率为10%；后来，公司在此基础上开发了hhs400合金，抗压强度400n/mm2，屈服强度≥ 370n/mm2，伸长率8%，主要用于汽车制造。美国垦联铝业公司开发了HSA6系列合金，其中HSA6-t6合金挤压型材的最小屈服强度为370n/mm2，最小抗拉强度为400n/mm2，与传统铝合金材料制成的所有铝车辆相比，重量减轻30%以上。目前，国外先进的铝加工企业正在致力于开发低成本的汽车覆盖件。印度nobelis铝业公司推出了advanztm系列合金ac5754r，进一步减轻了汽车的重量。公司还与捷豹路虎汽车有限公司（有限公司）合作开发了具有优良成型和压接性能的ac-170px铝合金，用于汽车覆盖件的外板。美国Okunik公司成功开发了新一代汽车覆盖件生产设备和工艺“微铣削”技术，大大提高了汽车车身和覆盖件用铝板的性能，综合性能提高了20%，成本降低了30%。目前，6082铝合金是汽车车身覆盖件领域应用最广泛的合金。许多企业尝试使用6xxx系列或7xxx系列挤压型材来制备前后防撞梁。在船舶领域，铝合金在船舶上的应用逐渐扩大。国外发展较早。目前，5xxx系列和6xxx系列铝合金分别主要用于船体和造船。就变形铝合金而言，美国主要有5086和5456合金，日本有5083合金，英国有N8（5083）合金，前苏联有amr6（5A06）、amr61、b48-4（01980）、k48-1、k48-2合金。俄罗斯已开发出高强度铝锌镁合金（如01970、01975合金），其中含有钪（0.1%-0.3%）。铸造铝合金主要有：前苏联的BAП5、AП4M（ZL111）、AП8（ZL301）、AП13、AП25、AП27合金、美国356（ZL101）、sem328（zl106）、514（ZL302）、515、518（yl302）、520（ZL301）、x250合金等。目前，5083合金及其改良合金仍是造船领域使用的主要铝合金材料，充分利用其耐腐蚀性、焊接性能、成形性和机械性能的综合优势。

在航空航天领域，现代航空铝材正朝着高综合性能、低密度、大规格、高均匀性和功率结构一体化方向发展。对于2XXX系列铝合金，美国铝业公司和法国铝业公司开发了2026和2027合金，具有高强度和高损伤容限。挤压（厚度12～82mm）和板材（厚度12～55mm）分别比2024合金高20%-25%和10%。在7xxx系列铝合金方面，美铝、美铝和Aleris已开发出具有低淬火灵敏度的高强度和韧性铝合金：7085、7140和7081。在超高强度铝合金方面，法国铝业公司开发了7056-t79/t76合金，用于A380飞机的机翼面板。在铝锂合金方面，俄罗斯开发了1460种合金，美国开发了weldlite系列合金和209721972195种铝锂合金。Kenlian铝业开发了2050和2198合金（Al-Cu-Li-mg-Ag），具有低密度、高韧性和高损伤容限。目前，航空航天领域对铝合金材料的需求主要集中在高强度2XXX和7xxx合金，以及低密度铝锂合金。

（2） 我国铝合金材料的发展与研究现状

“十三五”以来，我国铝产能和技术水平取得了长足进步，2019年铝产量达到5.252×107t，居世界首位。我国自主研发了LC4、LC9、LY12、2A12、2A16、7A04、7B04、7a50、7B50等系列铝合金，建立了第一、二、三代铝合金材料加工技术体系。近年来，我国开发的新型高强韧性铸造铝合金、第三代铝锂合金和高性能铝合金型材的性能已达到国际先进水平。在《变形铝及铝合金化学成分》（gb/t3190-2020）中，中国在过去10年内共增加了29个国产铝合金品牌。其中，北京工业大学率先掌握了含铒弥散强化铝合金的制备和加工技术。含铒5e83铝合金冷轧板、5e06铝合金热轧板、热挤压壁板等五个合金牌号已列入国家标准，广泛应用于国防、汽车等领域。一些品种已经取代了进口产品。

针对高性能铝合金型材的挤压成形工艺和设备，中车联合高校开发了铝合金精炼、净化、铸锭均匀化等技术，开发了大型挤压模具和设备，使铝合金型材的开发周期缩短了25%，成本降低了15%，并将产率提高到62%。