摘 要：鋁及鋁合金材料由于具有很多優(yōu)良的特性，目前，在有色金屬材料領域，其產量最大并且應用范圍也最廣泛，主要應用于和國民經濟相關的各行業(yè)中，包括機械制造、汽車生產、航空航天、能源及化學工業(yè)等行業(yè)。而且，隨著材料科學研究者對鋁及其合金材料的深入研究以及全球對節(jié)約資源和環(huán)境保護的重視，使得其發(fā)展速度非常快，在許多領域大有代替鋼鐵材料的趨勢，對國民經濟的發(fā)展與人民物質和文化生活的提高具有重要的作用，也是國防軍工現代化的重要基礎材料。本文主要介紹了鋁合金材料的基本性能和應用，著重分析討論了鋁合金材料成形技術有關內容。

關鍵詞：鋁合金;加工成形;材料

1.鋁及其合金材料的概況

鋁及其合金加工產品由于具有一系列優(yōu)良的性能己經在機械制造、國防、能源及化學工業(yè)等領域中得到廣泛應用。其中，屬于不可熱處理強化的變形鋁錳系合金顯著的特點是抗腐蝕性、導電導熱性能好、塑性高，強度比1×××系鋁合金高，而與1×××系鋁合金的耐蝕性相近，且具有良好的焊接性能和成型加工性能，被作為一種具有良好抗蝕性能的中等強度鋁合金而得到廣泛的應用。鋁錳系合金是具有代表性的防銹鋁合金，主要用于液體產品的運輸、熱交換器和化工產品處理與貯存裝置，以及薄板加工的各種壓力容器與管道等需要有高的抗蝕性、良好的成形性能和焊接性好的零部件。為了提高鋁合金的成型性和機械性能，最好的方法之一是獲得超細晶粒，尺寸小于1um的超細晶可以通過大塑性應變獲得，之前已有一些技術現在可用于生產高應變合金，包括高壓扭轉應變（HPT）、限制模壓變形法（CGP）、和等通道角擠壓（ECAP）等。

2.鋁合金的典型應用分析

2.1航空航天領域

鋁合金是飛機的主要結構材料。飛機上的蒙皮和起落架都可以用鋁合金制造。波音767客機采用的鋁合金占到了機體結構重量的81%。鋁合金也是航天領域中的重要材料，如“阿波羅”號飛船的“土星”5號運載火箭各級的燃料箱、儀器艙等都用鋁合金制造的。

2.2交通領域

目前，汽車制造呈現出輕量化的發(fā)展趨勢，而鋁合金材料的密度較小，是一種性能十分優(yōu)良的輕質材料，因此，在汽車輕量化發(fā)展的進程中成為主要的材料，例如發(fā)動機氣體缸、輪轂等零件大多用鋁合金材料制作而成的。

2.3包裝領域

鋁合金可用于制備易拉罐、蓋、瓶、桶、包裝薄等，廣泛應用于飲料、化妝品、食品、藥品、香煙、工業(yè)產品等包裝。

2.4建筑領域

建筑裝飾用鋁材鋁合金因其良好的抗蝕性、足夠的強度、優(yōu)良的工藝性能和焊接性能、廣泛用于建筑物構架、門窗、吊頂等。對鋁合金著色后，制成各種裝飾品，作為裝飾材料。

2.5電子領域

現階段汽車制造呈現出輕量化的發(fā)展趨勢，而鋁合金材料的密度較小，是一種性能十分優(yōu)良的輕質材料，因此，在汽車輕量化發(fā)展的進程中成為主要的材料，例如發(fā)動機氣體缸、輪轂等零件大多用鋁合金材料制作而成的。

3.鋁合金的加工成形技術分析

3.1鋁合金鑄造

鑄造就是將鋁合金熔化成熔體，利用其良好的流動性和可填充性，將鋁合金澆鑄到各種模具中，制造形狀復雜、壁厚較薄或要求氣密的承受中等載荷的零件。鑄造出的鋁合金零件，如缸體、支架、箱體以及輪轂等，可用于航空航天和交通等領域。

3.2軋制成形

軋制流程如下，首先錠坯受到摩擦力的作用進入到處于旋轉狀態(tài)的軋輥間，在軋輥間中錠坯會收到一定的壓力，在壓力的作用之下其橫截面逐漸減小并同時在形狀上在發(fā)生一定程度的變化，除此之外，壓力會促使錠坯的厚度減小并使其長度增加。從本質上來看，軋制過程其實是一個塑性變形的過程。根據軋制溫度分為熱軋和冷軋，熱軋是在金屬高溫時進行軋制成形，以此保證產品質量的穩(wěn)定，同時明顯降低了能耗，提高了生產效率，從而獲得良好的經濟效益。熱軋主要用于生產厚板，用于制備易拉罐、汽車車身板及航空航天用帶材的冷軋坯料;冷軋主要是用于生產鋁合金薄板、鋁箔毛料等。

3.3擠壓成形

鋁合金材料的擠壓主要的是將錠坯裝入到擠壓筒之中，擠壓筒會不斷向金屬施加一定的壓力，便將其從給定形狀與尺寸的?？字袛D出，進而產生塑性變形使其成為所需形狀與尺寸的產品。采用擠壓工藝不僅可生產形狀簡單的管、棒、帶材產品，還可以生產斷面形狀非常復雜的實心和空心型材，以及階段變斷面和逐漸變斷面型材。擠壓成形制備的鋁合金線材可用于制備導線等，擠壓成形的鋁管材可用于制備導電管、暖水管、建筑用鋁管等。

3.4 3D打印成形

3D打印技術是一種新型的金屬成形技術，其距離主要如下：首先應用三維建模軟件對數據進行建模，形成三維數據模型，以此為基礎進行分層處理，通過分層處理可以獲取各個截面的二維輪廓數據，然后再對高能激光束進行一定程度的利用，通過其對金屬粉末進行掃描溶化處理，并將分層不斷進行疊加，最終會形成三維金屬零件3D打印技術具有一次成形、快速柔性以及高效的特點。目前，3D打印技術已經在鋁合金航天部件生產、武器裝備以及模具制造等領域中有了一定程度地應用。

4.結語

綜上，鋁合金材料憑借著自身的優(yōu)良特性，使其在航空航天、汽車制造、建筑、生產包裝等領域中有著廣泛的應用。未來需要進一步改善與優(yōu)化鋁合金的生產工藝，進一步提升鋁合金質量，滿足各個領域的需求，具有十分廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻

[1]Dong H S，Park J J，Kim Y S，et al.Constrained groove pressing and its application to grain refinement of aluminum[J].Materials Science & Engineering A.2002，328（1-2）：98-103.

[2]張新明，鄧運來，張勇.高強鋁合金的發(fā)展及其材料的制備加工技術[J].金屬學報，2015，51：257-271

[3]王麗娟.鋁合金材料加工變形控制對策的分析[J].世界有色金屬.2018（21）

[4]張正昊.鋁合金在航天航空中的應用分析[J].中國高新區(qū).2018（07）

[5]劉文鑫.試論鋁合金材料加工變形控制措施[J].中國金屬通報.2018（04）

[6]白嘉遠.鋁合金材料的應用及其加工成形技術[J].世界有色金屬.2017（14）

作者簡介：

劉燕（1992-），性別：女;籍貫：內蒙古;民族：漢;學歷：研究生;單位：國家知識產權局專利局專利審查協作天津中心。