隨著鋁產(chǎn)品用途和應(yīng)用的不斷擴大，中低端鋁材產(chǎn)品競爭日益激烈，越來越多的鋁加工企業(yè)加大深加工投入力度，向下游鋁制品精深加工延伸。在剛剛落幕的2017中國國際鋁工業(yè)展上，這一趨勢也得到了體現(xiàn)。
鋁加工是指：用塑性加工方法將鋁坯錠加工成材，主要方法有軋制、擠壓、拉伸和鍛造等。鋁加工在20世紀初開始以工業(yè)方式進行生產(chǎn)，30年代以前，基本上沿用銅加工的生產(chǎn)設(shè)備，產(chǎn)品主要用于飛機制造。60年代后，鋁材生產(chǎn)發(fā)展很快，每年大約增長4～8%，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于航空、建筑、運輸、電氣、化工、包裝和日用品工業(yè)等部門。產(chǎn)量僅次于鋼鐵，居金屬材料第二位。中國于50年代中期建成較大型的鋁加工廠，形成了生產(chǎn)體系，產(chǎn)品已系列化，品種有七個合金系，可生產(chǎn)板材、帶材、箔材、管材、棒材、型材、線材和鍛件（自由鍛件、模鍛件）八類產(chǎn)品。
航空鋁材開辟應(yīng)用新藍海
鋁材在航空工業(yè)領(lǐng)域一直是關(guān)鍵性的結(jié)構(gòu)材料，但近年來，隨著技術(shù)的發(fā)展，鋁材業(yè)也面臨著來自其他材料的競爭，在民用飛機等用材中占的比例有下降的趨勢。中國航空工業(yè)發(fā)展研究中心高級工程師胡燕萍在出席“鋁材深加工論壇”時介紹，A380客機的結(jié)構(gòu)材料中，鋁合金占61%，B787客機鋁合金用量則降到了20%。與此同時，復合材料的用量卻直線上升。
盡管面臨著其他材料的挑戰(zhàn)，但胡燕萍指出，鋁合金領(lǐng)域也在不斷發(fā)展，在飛機發(fā)動機上也在尋找新的應(yīng)用突破，如美鋁公司與PW公司研制出了用鋁合金材料制成發(fā)動機風扇葉片。此外，在新的飛機設(shè)計上，也逐漸顯露了鋁合金等金屬材料回歸的信號。B787的機翼承包商三菱重工把MRJ支線飛機的機翼材料設(shè)計由復合材料改回鋁合金；A350XWB不是全用復合材料而是用先進金屬材料與復合材料的混合結(jié)構(gòu)。
根據(jù)波音公司對未來全球客機需求的預測，到2020年，飛機數(shù)量將達到33000架，相比目前24891架，增長33%左右；到2036年，全球飛機需求量將達到46950架，加上報廢替換的，共計需要新增41030架飛機。
客機需求的增長將帶來對材料的需求。安泰科預計，2017~2036年，民用飛機將累計需要用鋁263萬噸，其中鋁材需要224萬噸。
從國內(nèi)來看，C919等國產(chǎn)飛機的研制成功也帶動了對航空鋁材及其零部件的強勁需求。隨著我國航空工業(yè)進入高速發(fā)展時代，航空鋁材市場需求將迎來大幅擴容。
但航空航天工業(yè)所用的高端鋁材也是我國鋁工業(yè)的短板，多年來一直維持凈進口的局面。據(jù)悉，C919的鋁材總質(zhì)量占飛機總凈質(zhì)量的65%，但鋁材主要以國外進口為主，C919上國產(chǎn)材料使用的比例也不大。
未來，中國C919干線客機、ARJ21及新系列支線客機等航空器項目，預計將把80%的航空鋁板采購機會給中國本土企業(yè)。工信部《有色金屬工業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016-2020年)》中也明確表示將力推航空鋁材國產(chǎn)化，將重點牌號鋁材研制和應(yīng)用列為2017年重點工作方案，力爭突破技術(shù)壁壘，達到鋁材全部國產(chǎn)化的目的。
這無疑為我國國產(chǎn)航空鋁材的發(fā)展提供了良好的契機，我國航空用高端鋁材存在巨大的進口替代和發(fā)展空間，但同時也增強了中國鋁加工企業(yè)研發(fā)和生產(chǎn)航空民機鋁合金的緊迫感。高端航空鋁材仍是一片廣闊的應(yīng)用新“藍海”，正等著中國鋁加工企業(yè)“掘金”，而國產(chǎn)航空鋁材的迫切需求也亟待中國鋁加工企業(yè)加緊研發(fā)高端航空用鋁材產(chǎn)品，提高產(chǎn)品質(zhì)量，增強配套生產(chǎn)能力。
機殼鋁合金化應(yīng)用趨勢明顯
近年來，消費市場發(fā)展迅猛，鋁合金由于具有高顏值、輕巧、高強度、高耐腐蝕性等特性，且更符合年輕人潮流時尚的消費觀念，在3C電子中的應(yīng)用不斷增多。隨著鋁加工企業(yè)加工工藝與技術(shù)的不斷成熟，鋁合金成本日益下降，產(chǎn)品也更輕便、環(huán)保、美觀，促使各類消費電子產(chǎn)品的外包裝也在逐漸向鋁合金材質(zhì)轉(zhuǎn)換。
數(shù)據(jù)顯示，2016年手機鋁合金機殼滲透率達到38%左右，平板電腦的滲透率達到50%左右，筆記本電腦的滲透率達到30%左右。
隨著消費電子市場規(guī)模進入了平穩(wěn)發(fā)展階段，消費者及消費電子企業(yè)越來越重視產(chǎn)品的外觀設(shè)計、材料工藝。
“創(chuàng)新是消費電子領(lǐng)域亙古不變的主題。”昆山千尋金屬制品有限公司副總經(jīng)理趙永軍在“鋁材深加工論壇”上表示，從目前消費電子的發(fā)展趨勢上看，機殼的金屬化已經(jīng)成為外觀創(chuàng)新的一大重要方向，并逐漸形成規(guī)模應(yīng)用之勢。他預計，2017年國內(nèi)手機、平板電腦、移動電源、電視機四個消費電子領(lǐng)域?qū)︿X材的需求約為12萬噸，2018年有望增至近20萬噸。
但趙永軍也指出，電子產(chǎn)品外殼金屬化的首要因素是技術(shù)瓶頸的突破，從目前國內(nèi)相關(guān)生產(chǎn)廠商來看，擁有外觀整體解決方案能力的廠商極少，在沖壓、壓鑄、全CNC等單一工藝方面具有優(yōu)勢的廠商也為數(shù)不多，市場需求得不到滿足，產(chǎn)能倒掛嚴重。
他認為，應(yīng)關(guān)注鋁材料的新性能、新技術(shù)、新趨勢及新應(yīng)用，擴大鋁材市場，進一步打通技術(shù)企業(yè)與品牌生產(chǎn)商之間的通道，是目前業(yè)內(nèi)需要解決的問題。
建筑、交通、電子等下游行業(yè)的快速發(fā)展，不僅帶動了鋁需求的上升，也對鋁材的精密加工成型技術(shù)與創(chuàng)新能力提出了更高的要求，鋁材深加工具有廣闊的市場前景。對于鋁加工企業(yè)來說，在同質(zhì)化競爭日益激烈的今天，順應(yīng)市場需求，大力開發(fā)精深加工鋁材產(chǎn)品也將有助于其在競爭中脫穎而出，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
引申閱讀：鋁加工材生產(chǎn)過程
管材、棒材、型材的生產(chǎn) 通常的工序是：先采用熱擠壓制成坯料，再經(jīng)軋制（或拉伸）、精整和熱處理制成成品。也可用熱擠壓法直接制成成品，現(xiàn)已由短錠發(fā)展為長錠擠壓，按擠壓機的擠壓力用統(tǒng)一直徑的鑄錠，由分流組合模和舌形模擠制各種型材、管材，制品長度可達60米以上，經(jīng)拉伸矯直后，切成所要求的長度。用于鋁材生產(chǎn)的最大擠壓機為20000噸。可擠成直徑為800毫米的帶肋管。建筑型材是60年代發(fā)展起來的擠壓制品，已占擠壓制品總量35%以上，其中80%用做門窗框。建筑型材幾乎全部采用鋁鎂硅系合金（LD30和LD31）。這種制品經(jīng)陽極氧化和著色處理，表面形成各種顏色氧化膜，具有良好耐蝕性，制成門窗美觀耐用，密封性好。除熱擠壓外，還發(fā)展出冷擠壓，等溫擠壓、無殘料擠壓和靜液擠壓等方法（見鋁的氧化著色）。
鋁和鋁合金的擠壓采用正向擠壓法和反向擠壓法。應(yīng)依據(jù)不同合金選擇適宜的擠壓速度。為獲得組織和性能良好的鋁合金擠壓制品，一次擠壓成品時，型材，棒材的擠壓系數(shù)（λ）大于8～12，供鍛造用坯料的λ大于5。擠壓模對擠壓產(chǎn)品質(zhì)量影響很大。擠壓棒材、型材常用平模，管材則常用錐形模。擠壓形狀復雜的空心型材和管材，則廣泛使用分流組合模和舌形模。有的采用液氮冷卻擠壓模，延長模子壽命和保證制品精度，一個模子可擠壓30噸鋁材。某些鋁合金的擠壓制品易出現(xiàn)“粗晶環(huán)”，即制品經(jīng)熱處理后，周邊出現(xiàn)一層粗大晶粒區(qū)。高溫擠壓可以減輕這種現(xiàn)象。一些熱處理可強化的鋁合金擠壓制品經(jīng)固溶時效處理后，強度提高而塑性下降。
管材拉伸采用多條快速和盤筒拉伸，游動芯頭盤管拉伸機卷筒直徑達 630～2900毫米，拉伸管坯直徑可達40～50毫米。拉管拉伸力為 16～18噸，拉伸速度為 24米/分，道次加工率一般為25～40%，此種工藝生產(chǎn)管材長度可達6000米。
鋁加工是指：用塑性加工方法將鋁坯錠加工成材，主要方法有軋制、擠壓、拉伸和鍛造等。鋁加工在20世紀初開始以工業(yè)方式進行生產(chǎn)，30年代以前，基本上沿用銅加工的生產(chǎn)設(shè)備，產(chǎn)品主要用于飛機制造。60年代后，鋁材生產(chǎn)發(fā)展很快，每年大約增長4～8%，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于航空、建筑、運輸、電氣、化工、包裝和日用品工業(yè)等部門。產(chǎn)量僅次于鋼鐵，居金屬材料第二位。中國于50年代中期建成較大型的鋁加工廠，形成了生產(chǎn)體系，產(chǎn)品已系列化，品種有七個合金系，可生產(chǎn)板材、帶材、箔材、管材、棒材、型材、線材和鍛件（自由鍛件、模鍛件）八類產(chǎn)品。
航空鋁材開辟應(yīng)用新藍海
鋁材在航空工業(yè)領(lǐng)域一直是關(guān)鍵性的結(jié)構(gòu)材料，但近年來，隨著技術(shù)的發(fā)展，鋁材業(yè)也面臨著來自其他材料的競爭，在民用飛機等用材中占的比例有下降的趨勢。中國航空工業(yè)發(fā)展研究中心高級工程師胡燕萍在出席“鋁材深加工論壇”時介紹，A380客機的結(jié)構(gòu)材料中，鋁合金占61%，B787客機鋁合金用量則降到了20%。與此同時，復合材料的用量卻直線上升。
盡管面臨著其他材料的挑戰(zhàn)，但胡燕萍指出，鋁合金領(lǐng)域也在不斷發(fā)展，在飛機發(fā)動機上也在尋找新的應(yīng)用突破，如美鋁公司與PW公司研制出了用鋁合金材料制成發(fā)動機風扇葉片。此外，在新的飛機設(shè)計上，也逐漸顯露了鋁合金等金屬材料回歸的信號。B787的機翼承包商三菱重工把MRJ支線飛機的機翼材料設(shè)計由復合材料改回鋁合金；A350XWB不是全用復合材料而是用先進金屬材料與復合材料的混合結(jié)構(gòu)。
根據(jù)波音公司對未來全球客機需求的預測，到2020年，飛機數(shù)量將達到33000架，相比目前24891架，增長33%左右；到2036年，全球飛機需求量將達到46950架，加上報廢替換的，共計需要新增41030架飛機。
客機需求的增長將帶來對材料的需求。安泰科預計，2017~2036年，民用飛機將累計需要用鋁263萬噸，其中鋁材需要224萬噸。
從國內(nèi)來看，C919等國產(chǎn)飛機的研制成功也帶動了對航空鋁材及其零部件的強勁需求。隨著我國航空工業(yè)進入高速發(fā)展時代，航空鋁材市場需求將迎來大幅擴容。
但航空航天工業(yè)所用的高端鋁材也是我國鋁工業(yè)的短板，多年來一直維持凈進口的局面。據(jù)悉，C919的鋁材總質(zhì)量占飛機總凈質(zhì)量的65%，但鋁材主要以國外進口為主，C919上國產(chǎn)材料使用的比例也不大。
未來，中國C919干線客機、ARJ21及新系列支線客機等航空器項目，預計將把80%的航空鋁板采購機會給中國本土企業(yè)。工信部《有色金屬工業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016-2020年)》中也明確表示將力推航空鋁材國產(chǎn)化，將重點牌號鋁材研制和應(yīng)用列為2017年重點工作方案，力爭突破技術(shù)壁壘，達到鋁材全部國產(chǎn)化的目的。
這無疑為我國國產(chǎn)航空鋁材的發(fā)展提供了良好的契機，我國航空用高端鋁材存在巨大的進口替代和發(fā)展空間，但同時也增強了中國鋁加工企業(yè)研發(fā)和生產(chǎn)航空民機鋁合金的緊迫感。高端航空鋁材仍是一片廣闊的應(yīng)用新“藍海”，正等著中國鋁加工企業(yè)“掘金”，而國產(chǎn)航空鋁材的迫切需求也亟待中國鋁加工企業(yè)加緊研發(fā)高端航空用鋁材產(chǎn)品，提高產(chǎn)品質(zhì)量，增強配套生產(chǎn)能力。
機殼鋁合金化應(yīng)用趨勢明顯
近年來，消費市場發(fā)展迅猛，鋁合金由于具有高顏值、輕巧、高強度、高耐腐蝕性等特性，且更符合年輕人潮流時尚的消費觀念，在3C電子中的應(yīng)用不斷增多。隨著鋁加工企業(yè)加工工藝與技術(shù)的不斷成熟，鋁合金成本日益下降，產(chǎn)品也更輕便、環(huán)保、美觀，促使各類消費電子產(chǎn)品的外包裝也在逐漸向鋁合金材質(zhì)轉(zhuǎn)換。
數(shù)據(jù)顯示，2016年手機鋁合金機殼滲透率達到38%左右，平板電腦的滲透率達到50%左右，筆記本電腦的滲透率達到30%左右。
隨著消費電子市場規(guī)模進入了平穩(wěn)發(fā)展階段，消費者及消費電子企業(yè)越來越重視產(chǎn)品的外觀設(shè)計、材料工藝。
“創(chuàng)新是消費電子領(lǐng)域亙古不變的主題。”昆山千尋金屬制品有限公司副總經(jīng)理趙永軍在“鋁材深加工論壇”上表示，從目前消費電子的發(fā)展趨勢上看，機殼的金屬化已經(jīng)成為外觀創(chuàng)新的一大重要方向，并逐漸形成規(guī)模應(yīng)用之勢。他預計，2017年國內(nèi)手機、平板電腦、移動電源、電視機四個消費電子領(lǐng)域?qū)︿X材的需求約為12萬噸，2018年有望增至近20萬噸。
但趙永軍也指出，電子產(chǎn)品外殼金屬化的首要因素是技術(shù)瓶頸的突破，從目前國內(nèi)相關(guān)生產(chǎn)廠商來看，擁有外觀整體解決方案能力的廠商極少，在沖壓、壓鑄、全CNC等單一工藝方面具有優(yōu)勢的廠商也為數(shù)不多，市場需求得不到滿足，產(chǎn)能倒掛嚴重。
他認為，應(yīng)關(guān)注鋁材料的新性能、新技術(shù)、新趨勢及新應(yīng)用，擴大鋁材市場，進一步打通技術(shù)企業(yè)與品牌生產(chǎn)商之間的通道，是目前業(yè)內(nèi)需要解決的問題。
建筑、交通、電子等下游行業(yè)的快速發(fā)展，不僅帶動了鋁需求的上升，也對鋁材的精密加工成型技術(shù)與創(chuàng)新能力提出了更高的要求，鋁材深加工具有廣闊的市場前景。對于鋁加工企業(yè)來說，在同質(zhì)化競爭日益激烈的今天，順應(yīng)市場需求，大力開發(fā)精深加工鋁材產(chǎn)品也將有助于其在競爭中脫穎而出，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
引申閱讀：鋁加工材生產(chǎn)過程
管材、棒材、型材的生產(chǎn) 通常的工序是：先采用熱擠壓制成坯料，再經(jīng)軋制（或拉伸）、精整和熱處理制成成品。也可用熱擠壓法直接制成成品，現(xiàn)已由短錠發(fā)展為長錠擠壓，按擠壓機的擠壓力用統(tǒng)一直徑的鑄錠，由分流組合模和舌形模擠制各種型材、管材，制品長度可達60米以上，經(jīng)拉伸矯直后，切成所要求的長度。用于鋁材生產(chǎn)的最大擠壓機為20000噸。可擠成直徑為800毫米的帶肋管。建筑型材是60年代發(fā)展起來的擠壓制品，已占擠壓制品總量35%以上，其中80%用做門窗框。建筑型材幾乎全部采用鋁鎂硅系合金（LD30和LD31）。這種制品經(jīng)陽極氧化和著色處理，表面形成各種顏色氧化膜，具有良好耐蝕性，制成門窗美觀耐用，密封性好。除熱擠壓外，還發(fā)展出冷擠壓，等溫擠壓、無殘料擠壓和靜液擠壓等方法（見鋁的氧化著色）。
鋁和鋁合金的擠壓采用正向擠壓法和反向擠壓法。應(yīng)依據(jù)不同合金選擇適宜的擠壓速度。為獲得組織和性能良好的鋁合金擠壓制品，一次擠壓成品時，型材，棒材的擠壓系數(shù)（λ）大于8～12，供鍛造用坯料的λ大于5。擠壓模對擠壓產(chǎn)品質(zhì)量影響很大。擠壓棒材、型材常用平模，管材則常用錐形模。擠壓形狀復雜的空心型材和管材，則廣泛使用分流組合模和舌形模。有的采用液氮冷卻擠壓模，延長模子壽命和保證制品精度，一個模子可擠壓30噸鋁材。某些鋁合金的擠壓制品易出現(xiàn)“粗晶環(huán)”，即制品經(jīng)熱處理后，周邊出現(xiàn)一層粗大晶粒區(qū)。高溫擠壓可以減輕這種現(xiàn)象。一些熱處理可強化的鋁合金擠壓制品經(jīng)固溶時效處理后，強度提高而塑性下降。
管材拉伸采用多條快速和盤筒拉伸，游動芯頭盤管拉伸機卷筒直徑達 630～2900毫米，拉伸管坯直徑可達40～50毫米。拉管拉伸力為 16～18噸，拉伸速度為 24米/分，道次加工率一般為25～40%，此種工藝生產(chǎn)管材長度可達6000米。
