我們總在為每次的航天發(fā)射而心潮澎湃、歡呼雀躍。成千上萬為之付出艱辛工作的科技工作者總是默默地品嘗著這一刻的歡樂，今天我們要介紹的鄭子樵教授便是這其中的一員。
據(jù)介紹，進(jìn)入空間軌道的航天運載器每減輕1kg，其發(fā)射費用將節(jié)省約2萬美元，因此結(jié)構(gòu)減重在航天領(lǐng)域可謂“克克計較”。戰(zhàn)斗機重量若減輕15％，則可縮短飛機滑跑距離15％，增加航程20％，提高有效載荷30％。因此，世界各國十分重視研制和開發(fā)航空航天用輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。鋰的密度約為水的一半，是最輕的金屬元素，在鋁合金中每加入1%的鋰，可使合金密度降低3%，剛度提高6%。據(jù)推算，如果采用先進(jìn)鋁鋰合金取代傳統(tǒng)鋁合金制造波音飛機，重量可以減輕14．6％，燃料節(jié)省5．4％，飛機成本將下降2．1％，每架飛機每年的飛行費用將降低2．2％。因此，鋁鋰合金被認(rèn)為是航空航天最理想的結(jié)構(gòu)材料。二十世紀(jì)八十年代，在全世界范圍內(nèi)掀起了鋁鋰合金研究的高潮。但由于鋁鋰合金的特殊應(yīng)用背景，鋁鋰合金研究中的關(guān)鍵技術(shù)各國高度保密。
基于鋁鋰合金在國防及航空航天領(lǐng)域應(yīng)用的巨大潛力，以中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院鄭子樵教授為學(xué)術(shù)帶頭人的課題組在國家科技攻關(guān)計劃的支持下，從“七五”開始率先在國內(nèi)開展鋁鋰合金研究，并堅持不懈地連續(xù)進(jìn)行了四個“五年”計劃的研究。鋁鋰合金無論合金成分控制、熔煉鑄造工藝還是微觀組織結(jié)構(gòu)演化控制過程均與常規(guī)鋁合金有很大的差別，由于國內(nèi)沒有任何經(jīng)驗可以借鑒，研究工作最初經(jīng)歷了很多次的失敗。鋰的性質(zhì)活潑，在大氣中極易氧化甚至燃燒，與氫的結(jié)合力也極強，并且容易與爐襯材料發(fā)生反應(yīng)，侵蝕坩堝，形成的大量夾渣卷入鑄錠中。同時熔鑄過程中鋰本身極易偏析，鑄造時用水冷卻還有爆炸的危險，因此鋁鋰合金根本不能按常規(guī)方法熔煉鑄造。為此，鄭子樵教授帶領(lǐng)課題組人員反復(fù)實驗，從熔煉坩堝爐體材料選擇、熔體保護(hù)、成分控制、除氣及鑄造工藝入手，通過反復(fù)摸索，建立了一套獲得高質(zhì)量鋁鋰合金鑄錠的熔鑄技術(shù)。
1965年5月，毛澤東主席寫下“可上九天攬月，可下五洋捉鱉”的詞句。2013年6月11日，“神十”飛天與“蛟龍”下海再一次海天攜手共圓“中國夢”。說到“神十”與“蛟龍”共圓“中國夢”，就不得不說鋁材，因為鋁材在航天器與航海器的制造領(lǐng)域可謂是功不可沒。
鋁及鋁合金因其密度小、強度適中、易加工成形、抗蝕性強，資源豐富、可回收性強等優(yōu)點，從人類首次實現(xiàn)升空的“飛行者1號”（Wright Flyer1）起就與航空航天器結(jié)下了不懈之緣。從1903年起至今乃至可預(yù)見的未來，凡是升空上天的飛行器沒有一個不用鋁的。時至今日，全球經(jīng)濟一體化及各國國內(nèi)城鎮(zhèn)化的高速發(fā)展，都對民用空中交通運輸起到了巨大的推動作用。各種民航客機及民用航空器的發(fā)展又為鋁材的需求市場提供了發(fā)展空間。
對此，在11月27日由中國有色金屬工業(yè)協(xié)會主辦，北京安泰科信息開發(fā)有限公司承辦的2013年中國國際交通用鋁論壇上，北京安泰科信息開發(fā)有限公司首席專家熊慧表示，全球航空級鋁合金厚板的生產(chǎn)能力接近84萬噸/年，中國鋁合金厚板生產(chǎn)裝備是世界上最先進(jìn)的，目前產(chǎn)能已經(jīng)接近30萬噸/年，到2015年厚板生產(chǎn)能力可達(dá)60～80萬噸/年。2012年，全球鋁板貿(mào)易量731.4萬噸，總貿(mào)易額270.3億美元。
“未來20年，航空級鋁合金厚板需求將持續(xù)增長，中國市場將尤為強勁。”熊慧解釋說：“根據(jù)國家統(tǒng)計局發(fā)布的數(shù)據(jù)預(yù)測，2020年我國城市化率將達(dá)到60%，2050年左右將達(dá)到75%。隨著我國城市化率的不斷提高，我國大型及中型城市人口將迅速增加，城市中心的增加帶來客運量的大幅攀升，中國經(jīng)濟增長及城市化進(jìn)程加快將極大促進(jìn)航空運輸需求，屆時，中國將新增5580架客機需求，成為僅次于美國的全球第二大市場。除此之外，根據(jù)2010年《低空空域管理改革指導(dǎo)意見》獲批預(yù)測，到2018年，中國直升機需求量達(dá)到1400架，隨著低空領(lǐng)域的不斷放開，之后10年還將增加1500架的需求，未來15年，中國通用飛機需求量超過15000架。由此可見，通用航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展迎來機遇期。因此，航空級鋁合金厚板需求也將持續(xù)增長，市場前景將非常可觀。”
其實，鋁鋰合金并不是個新鮮概念。對這種材料的認(rèn)識經(jīng)歷了相當(dāng)長的時間。由于鋰的比重小，在鋁中的溶解度高，長期以來人們就把鋰看作鋁的親密合作伙伴。早在本世紀(jì)20年代，科技工作者就對鋁鋰合金進(jìn)行過許多評論。1924年，德國研制成功一種工業(yè)鋁鋰合金——司克龍。這是一種僅含0．1％鋰的鋁鋅合金。它的機械性能比當(dāng)時盛行的鋁鎂合金——杜拉鋁要稍好一些。由于當(dāng)時杜拉鋁已得到公認(rèn)，所以影響了司克龍合金應(yīng)受到的廣泛重視。1943年，高強度的鋁鋅鎂銅合金問世，再一次低估了鋁鋰合金的工業(yè)價值。1957年，英國研制成功了含鋰1.1％的X-2020鋁合金。這種合金用于美國艦載超音速攻擊機的機翼和水平尾翼的蒙皮上，取代原設(shè)計中的鋁合金后，RA-5C飛機的重量減輕6％。原蘇聯(lián)的科技工作者同時也研制出了一種含鋰2％的鋁合金。又經(jīng)過10年徘徊，到1967年發(fā)生了世界范圍的能源危機后，各國又重新開始大規(guī)模研究鋁鋰合金。由于冶金技術(shù)和相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，使含鋰量更大、比重更小、強度更高的鋁鉀合金的出現(xiàn)成為可能。據(jù)認(rèn)為，目前許多先進(jìn)的戰(zhàn)斗機和民航飛機大都采用了這種合金。鋁鋰合金的成本大約只是碳纖維增強塑料的1/10。如果采用鋁鋰合金制造波音飛機，重量可以減輕14．6％，燃料節(jié)省5．4％，飛機成本將下降2．1％，每架飛機每年的飛行費用將降低2．2％。可以預(yù)料，隨著材料科學(xué)的發(fā)展，將有越來越多的新型合金進(jìn)入航空航天業(yè)、各個工業(yè)部門及千家萬戶。
針對鋁材在船舶領(lǐng)域的應(yīng)用，中國船舶工業(yè)行業(yè)協(xié)會信息部副主任譚乃芬表示，英國克拉克松研究公司調(diào)研資料顯示，1~10月，全世界共完成造船指標(biāo)9406萬載重噸，中國完工量達(dá)3689萬載重噸，占世界完工量的39.3%。
她表示，鋁最早應(yīng)用到船舶上是在19世紀(jì)80年代末期，第一艘全鋁船被建造出來，1920年以后，鋁鎂合金的出現(xiàn)使鋁在船舶與海洋工程中開始廣泛使用。在船舶建造領(lǐng)域，鋁合金因自身重量輕、較強的力學(xué)性能以及防腐蝕性等特點，可以提高船只的速度，延長其使用壽命，提高載量并降低維修成本。對此，譚乃芬表示，快速渡船、水翼艇、漁船、工作艇、高速汽車渡船等高速船舶的建造中船舶設(shè)計者首選的材料就是鋁材。此外，多體船、氣墊船、噴水推進(jìn)式客輪等船舶的建造中也大多選用鋁材，因此，隨著船舶業(yè)的發(fā)展，船舶用鋁材會有廣闊的市場。
航空航天技術(shù)的發(fā)展對材料科學(xué)不斷提出新要求，航空鋁材是近十幾年來航空金屬材料中發(fā)展最為迅速的一個領(lǐng)域。在“神七”上，普通人肉眼能看到的外部材料都是由鋁合金材料制成的，神七的火箭和飛船的支撐斷環(huán)也是由航空鋁材制成的，由于航空鋁材具有可以降低合金的比重，增加剛度，同時保持較高的強度、較好的抗腐蝕性和抗疲勞性以及適宜的延展性等特點，因此成為了“神七”升天成功的重要“功臣”材質(zhì)，神七的成功也表明了我國在航空鋁材方面所取得的巨大進(jìn)步。
神七的成功和中國航天事業(yè)的迅速發(fā)展離不開中國航天人的艱辛付出，也離不開眾多熱切關(guān)注和大力支持航天事業(yè)發(fā)展的各界力量。興發(fā)鋁業(yè)，憑借著企業(yè)的雄厚實力、技術(shù)研發(fā)能力和多年來的良好市場口碑，有幸成為中國航天事業(yè)合作伙伴，興發(fā)旗下的系列鋁型材產(chǎn)品被指定為國內(nèi)唯一的“中國航天專用產(chǎn)品”，這不僅是對企業(yè)自身實力的一種強有力的肯定和證明，更是對行業(yè)的肯定。在未來數(shù)年內(nèi)，興發(fā)鋁業(yè)將向中國航天事業(yè)提供產(chǎn)品、技術(shù)及資金支持，為中國航天事業(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。
鋁作為造船材料有許多優(yōu)點,有很好的發(fā)展前途,船舶正在朝鋁材化方向發(fā)展,鋁船的應(yīng)用正在日益擴大。本文就鋁合金船的優(yōu)點、船用鋁合金材料、鋁合金在船舶制造上的應(yīng)用實例作一簡介,供開發(fā)鋁材新品種和擴大鋁材新用途之參考。
鋁合金作為造船材料的優(yōu)點，鋁合金在船舶上的應(yīng)用和應(yīng)用歷史．以及鋁合金船的發(fā)展動向．并認(rèn)為鋁合金作為造船材料有許多優(yōu)越的性能，在造船業(yè)上的應(yīng)用日益廣泛，船舶正在朝鋁材化方向發(fā)展，船用鋁合金是很有發(fā)展前途的材料．關(guān)鍵詞：鋁合金，船舶，應(yīng)用，發(fā)展動向鋁合金應(yīng)用于造船業(yè)已有近百年的歷史，近些年由于發(fā)生石油危機，進(jìn)入了節(jié)省能源和資源時代，再加上用鋁合金造船有許多優(yōu)點．船舶的輕量化越來越被重視，鋁材在船舶上的應(yīng)用發(fā)展得很快．造船業(yè)已為鋁材失供了廣閉的市場．在我國．由于對鋁合金船尚缺乏系統(tǒng)認(rèn)識，宣傳得也不夠．所以沒有系統(tǒng)開發(fā)和重點投資，船用鋁合金的研究和應(yīng)用與國外相比差距很大．為了充分利用我國豐富的鋁資源，進(jìn)一步開發(fā)船用鋁材新品種，擴大鋁材在船舶上的應(yīng)用，加快船舶的鋁材化，
據(jù)介紹，進(jìn)入空間軌道的航天運載器每減輕1kg，其發(fā)射費用將節(jié)省約2萬美元，因此結(jié)構(gòu)減重在航天領(lǐng)域可謂“克克計較”。戰(zhàn)斗機重量若減輕15％，則可縮短飛機滑跑距離15％，增加航程20％，提高有效載荷30％。因此，世界各國十分重視研制和開發(fā)航空航天用輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。鋰的密度約為水的一半，是最輕的金屬元素，在鋁合金中每加入1%的鋰，可使合金密度降低3%，剛度提高6%。據(jù)推算，如果采用先進(jìn)鋁鋰合金取代傳統(tǒng)鋁合金制造波音飛機，重量可以減輕14．6％，燃料節(jié)省5．4％，飛機成本將下降2．1％，每架飛機每年的飛行費用將降低2．2％。因此，鋁鋰合金被認(rèn)為是航空航天最理想的結(jié)構(gòu)材料。二十世紀(jì)八十年代，在全世界范圍內(nèi)掀起了鋁鋰合金研究的高潮。但由于鋁鋰合金的特殊應(yīng)用背景，鋁鋰合金研究中的關(guān)鍵技術(shù)各國高度保密。
基于鋁鋰合金在國防及航空航天領(lǐng)域應(yīng)用的巨大潛力，以中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院鄭子樵教授為學(xué)術(shù)帶頭人的課題組在國家科技攻關(guān)計劃的支持下，從“七五”開始率先在國內(nèi)開展鋁鋰合金研究，并堅持不懈地連續(xù)進(jìn)行了四個“五年”計劃的研究。鋁鋰合金無論合金成分控制、熔煉鑄造工藝還是微觀組織結(jié)構(gòu)演化控制過程均與常規(guī)鋁合金有很大的差別，由于國內(nèi)沒有任何經(jīng)驗可以借鑒，研究工作最初經(jīng)歷了很多次的失敗。鋰的性質(zhì)活潑，在大氣中極易氧化甚至燃燒，與氫的結(jié)合力也極強，并且容易與爐襯材料發(fā)生反應(yīng)，侵蝕坩堝，形成的大量夾渣卷入鑄錠中。同時熔鑄過程中鋰本身極易偏析，鑄造時用水冷卻還有爆炸的危險，因此鋁鋰合金根本不能按常規(guī)方法熔煉鑄造。為此，鄭子樵教授帶領(lǐng)課題組人員反復(fù)實驗，從熔煉坩堝爐體材料選擇、熔體保護(hù)、成分控制、除氣及鑄造工藝入手，通過反復(fù)摸索，建立了一套獲得高質(zhì)量鋁鋰合金鑄錠的熔鑄技術(shù)。
1965年5月，毛澤東主席寫下“可上九天攬月，可下五洋捉鱉”的詞句。2013年6月11日，“神十”飛天與“蛟龍”下海再一次海天攜手共圓“中國夢”。說到“神十”與“蛟龍”共圓“中國夢”，就不得不說鋁材，因為鋁材在航天器與航海器的制造領(lǐng)域可謂是功不可沒。
鋁及鋁合金因其密度小、強度適中、易加工成形、抗蝕性強，資源豐富、可回收性強等優(yōu)點，從人類首次實現(xiàn)升空的“飛行者1號”（Wright Flyer1）起就與航空航天器結(jié)下了不懈之緣。從1903年起至今乃至可預(yù)見的未來，凡是升空上天的飛行器沒有一個不用鋁的。時至今日，全球經(jīng)濟一體化及各國國內(nèi)城鎮(zhèn)化的高速發(fā)展，都對民用空中交通運輸起到了巨大的推動作用。各種民航客機及民用航空器的發(fā)展又為鋁材的需求市場提供了發(fā)展空間。
對此，在11月27日由中國有色金屬工業(yè)協(xié)會主辦，北京安泰科信息開發(fā)有限公司承辦的2013年中國國際交通用鋁論壇上，北京安泰科信息開發(fā)有限公司首席專家熊慧表示，全球航空級鋁合金厚板的生產(chǎn)能力接近84萬噸/年，中國鋁合金厚板生產(chǎn)裝備是世界上最先進(jìn)的，目前產(chǎn)能已經(jīng)接近30萬噸/年，到2015年厚板生產(chǎn)能力可達(dá)60～80萬噸/年。2012年，全球鋁板貿(mào)易量731.4萬噸，總貿(mào)易額270.3億美元。
“未來20年，航空級鋁合金厚板需求將持續(xù)增長，中國市場將尤為強勁。”熊慧解釋說：“根據(jù)國家統(tǒng)計局發(fā)布的數(shù)據(jù)預(yù)測，2020年我國城市化率將達(dá)到60%，2050年左右將達(dá)到75%。隨著我國城市化率的不斷提高，我國大型及中型城市人口將迅速增加，城市中心的增加帶來客運量的大幅攀升，中國經(jīng)濟增長及城市化進(jìn)程加快將極大促進(jìn)航空運輸需求，屆時，中國將新增5580架客機需求，成為僅次于美國的全球第二大市場。除此之外，根據(jù)2010年《低空空域管理改革指導(dǎo)意見》獲批預(yù)測，到2018年，中國直升機需求量達(dá)到1400架，隨著低空領(lǐng)域的不斷放開，之后10年還將增加1500架的需求，未來15年，中國通用飛機需求量超過15000架。由此可見，通用航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展迎來機遇期。因此，航空級鋁合金厚板需求也將持續(xù)增長，市場前景將非常可觀。”
其實，鋁鋰合金并不是個新鮮概念。對這種材料的認(rèn)識經(jīng)歷了相當(dāng)長的時間。由于鋰的比重小，在鋁中的溶解度高，長期以來人們就把鋰看作鋁的親密合作伙伴。早在本世紀(jì)20年代，科技工作者就對鋁鋰合金進(jìn)行過許多評論。1924年，德國研制成功一種工業(yè)鋁鋰合金——司克龍。這是一種僅含0．1％鋰的鋁鋅合金。它的機械性能比當(dāng)時盛行的鋁鎂合金——杜拉鋁要稍好一些。由于當(dāng)時杜拉鋁已得到公認(rèn)，所以影響了司克龍合金應(yīng)受到的廣泛重視。1943年，高強度的鋁鋅鎂銅合金問世，再一次低估了鋁鋰合金的工業(yè)價值。1957年，英國研制成功了含鋰1.1％的X-2020鋁合金。這種合金用于美國艦載超音速攻擊機的機翼和水平尾翼的蒙皮上，取代原設(shè)計中的鋁合金后，RA-5C飛機的重量減輕6％。原蘇聯(lián)的科技工作者同時也研制出了一種含鋰2％的鋁合金。又經(jīng)過10年徘徊，到1967年發(fā)生了世界范圍的能源危機后，各國又重新開始大規(guī)模研究鋁鋰合金。由于冶金技術(shù)和相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，使含鋰量更大、比重更小、強度更高的鋁鉀合金的出現(xiàn)成為可能。據(jù)認(rèn)為，目前許多先進(jìn)的戰(zhàn)斗機和民航飛機大都采用了這種合金。鋁鋰合金的成本大約只是碳纖維增強塑料的1/10。如果采用鋁鋰合金制造波音飛機，重量可以減輕14．6％，燃料節(jié)省5．4％，飛機成本將下降2．1％，每架飛機每年的飛行費用將降低2．2％。可以預(yù)料，隨著材料科學(xué)的發(fā)展，將有越來越多的新型合金進(jìn)入航空航天業(yè)、各個工業(yè)部門及千家萬戶。
針對鋁材在船舶領(lǐng)域的應(yīng)用，中國船舶工業(yè)行業(yè)協(xié)會信息部副主任譚乃芬表示，英國克拉克松研究公司調(diào)研資料顯示，1~10月，全世界共完成造船指標(biāo)9406萬載重噸，中國完工量達(dá)3689萬載重噸，占世界完工量的39.3%。
她表示，鋁最早應(yīng)用到船舶上是在19世紀(jì)80年代末期，第一艘全鋁船被建造出來，1920年以后，鋁鎂合金的出現(xiàn)使鋁在船舶與海洋工程中開始廣泛使用。在船舶建造領(lǐng)域，鋁合金因自身重量輕、較強的力學(xué)性能以及防腐蝕性等特點，可以提高船只的速度，延長其使用壽命，提高載量并降低維修成本。對此，譚乃芬表示，快速渡船、水翼艇、漁船、工作艇、高速汽車渡船等高速船舶的建造中船舶設(shè)計者首選的材料就是鋁材。此外，多體船、氣墊船、噴水推進(jìn)式客輪等船舶的建造中也大多選用鋁材，因此，隨著船舶業(yè)的發(fā)展，船舶用鋁材會有廣闊的市場。
航空航天技術(shù)的發(fā)展對材料科學(xué)不斷提出新要求，航空鋁材是近十幾年來航空金屬材料中發(fā)展最為迅速的一個領(lǐng)域。在“神七”上，普通人肉眼能看到的外部材料都是由鋁合金材料制成的，神七的火箭和飛船的支撐斷環(huán)也是由航空鋁材制成的，由于航空鋁材具有可以降低合金的比重，增加剛度，同時保持較高的強度、較好的抗腐蝕性和抗疲勞性以及適宜的延展性等特點，因此成為了“神七”升天成功的重要“功臣”材質(zhì)，神七的成功也表明了我國在航空鋁材方面所取得的巨大進(jìn)步。
神七的成功和中國航天事業(yè)的迅速發(fā)展離不開中國航天人的艱辛付出，也離不開眾多熱切關(guān)注和大力支持航天事業(yè)發(fā)展的各界力量。興發(fā)鋁業(yè)，憑借著企業(yè)的雄厚實力、技術(shù)研發(fā)能力和多年來的良好市場口碑，有幸成為中國航天事業(yè)合作伙伴，興發(fā)旗下的系列鋁型材產(chǎn)品被指定為國內(nèi)唯一的“中國航天專用產(chǎn)品”，這不僅是對企業(yè)自身實力的一種強有力的肯定和證明，更是對行業(yè)的肯定。在未來數(shù)年內(nèi)，興發(fā)鋁業(yè)將向中國航天事業(yè)提供產(chǎn)品、技術(shù)及資金支持，為中國航天事業(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。
鋁作為造船材料有許多優(yōu)點,有很好的發(fā)展前途,船舶正在朝鋁材化方向發(fā)展,鋁船的應(yīng)用正在日益擴大。本文就鋁合金船的優(yōu)點、船用鋁合金材料、鋁合金在船舶制造上的應(yīng)用實例作一簡介,供開發(fā)鋁材新品種和擴大鋁材新用途之參考。
鋁合金作為造船材料的優(yōu)點，鋁合金在船舶上的應(yīng)用和應(yīng)用歷史．以及鋁合金船的發(fā)展動向．并認(rèn)為鋁合金作為造船材料有許多優(yōu)越的性能，在造船業(yè)上的應(yīng)用日益廣泛，船舶正在朝鋁材化方向發(fā)展，船用鋁合金是很有發(fā)展前途的材料．關(guān)鍵詞：鋁合金，船舶，應(yīng)用，發(fā)展動向鋁合金應(yīng)用于造船業(yè)已有近百年的歷史，近些年由于發(fā)生石油危機，進(jìn)入了節(jié)省能源和資源時代，再加上用鋁合金造船有許多優(yōu)點．船舶的輕量化越來越被重視，鋁材在船舶上的應(yīng)用發(fā)展得很快．造船業(yè)已為鋁材失供了廣閉的市場．在我國．由于對鋁合金船尚缺乏系統(tǒng)認(rèn)識，宣傳得也不夠．所以沒有系統(tǒng)開發(fā)和重點投資，船用鋁合金的研究和應(yīng)用與國外相比差距很大．為了充分利用我國豐富的鋁資源，進(jìn)一步開發(fā)船用鋁材新品種，擴大鋁材在船舶上的應(yīng)用，加快船舶的鋁材化，
