铝工业发展现状与趋势

1 第一讲 铝工业发展现状与趋势

1.铝工业生产链的组成及发展概况

1.1铝工业生产链的组成如下图

压力铸件重力铸件铸造材零部件表面处理焊接胶结铆接机加工与冷成型 深加工锻件模锻件管棒型线材板带箔材加工材 铝加工越南、澳洲加拿大、巴西等国外矿河南、山东山西、广西等国内矿3水矿铝矾土矿冶金型非冶金型水煤电电解铝氧化铝01水矿

1.2 铝加工业发展历史、现状与趋势

1807年---发现发明铝元素；1825年—第一次用电化学法获得金属铝；

1886年—发明用电解法从氧化铝中提炼铝金属；

1888年—发明拜尔法由铝土矿生产氧化铝以及直流电生产铝、电解铝

1940年—100万吨/年，

1970年—100万吨/年

2007年—3880万吨/年

2020年—6600万吨/年

表1 中、列出了2007年世界与中国电解铝和铝加工材的产消情况 2 表1 2007年世界与中国的铝加工材产消情况

项 目 世 界 中 国

电解铝（+再生铝），万吨/a 3880（+1575） 1250（+275）

铝加工材：合计，万吨/a 3200 1176（+电缆线74）

其中铝轧制材（板、带、箔材） 1880 516

铝挤压材（管、棒、型、线材） 1320 660

铝轧制材：铝挤压材，万吨/a 58．75：41.25 45:55

铝合金型材：合计，万吨/a 1160 540

其中建筑型材，万吨/a 470 390

铝工业型材，万吨/a 696 150

建筑型材：工业型材 40.60 72:28

铝铸造材，万吨/a 1854 200

年人均耗铝量，kg/人.年 7.2（美31）、（日28） 9.1

年人均耗铝材量，kg/人.年 5.1（美28）、（日18） 9．0

铝及铝材的年平均增长率，% 5%-6% 20%-22%

由表可知，世界铝及铝加工产业发展很快，已具有相当规模。中国已成为铝业大国，但还不是铝业强国，而且产品的比例仍不够合理，需要加大产业结构调整。中国的年增长速度大大高于世界各国，在不久将来，中国很快赶上世界先进水平，成为铝业和加工强国。

2、铝及铝合金的特点及其应用范围

2.1 铝及铝合金的特点

（1）质量轻。铝的密度2.7g/dm3；钢铁-7.8；铜—8.9。

（2）强度好，比强度高。比铜合金与普通钢材优良。

（3）加工性好。可容易加工成各种形状、规格、品种的空心与实心产品

（4）美观，适于各种表面处理，花色品种多

（5）耐腐蚀性强，耐候性好，耐化学药品。 3 （6）导热、导电性好，仅次于铜，是钢铁的3-4倍。

（7）对光、热、电波的反射性好。

（8）没有磁性。

（9）无毒、抗菌、可与食品接触，不吸水和液体。

（10）吸音性能好。

（11）抗辐射。

（12）耐低温。

2．2 铝合金材料的应用范围

2.2.1 铝材的三大用户

（1）交通运输—30%-35%（世界），15%-20%（中国）

（2）包装业—15%-20%（世界），8%-12%（中国）

（3）建筑业—15%-20%（世界）25%-30%（中国）

铝质轨道车辆

2006年中国已有铝合金地铁车辆900辆，占地车辆的25%

2010年中国的铝合金地铁车辆可达1500辆

2007年全世界已有铝合金高速车、地铁、轻轨车51000辆

2007中国铝质车1000辆，2010可增至10000辆，

2008年增至15000辆左右。

表2列出了2006年全球铝消费量及结构。

表2 2006年全球铝消费量及结构

（据美国CRU报告，2006年全球耗铝47478kt，中国11007kt，占23.18%）

耗铝部门 全球消费量47478kt

各部门占的比例，% 中国消费量11007kt，各部门所占比例，%

交通运输 30 19 4 建筑与结构 19 22

包装 10 2

铝箔 8 8

电子电器 11 17

耐用消费品 6 9

机器与装备 10 11

其它 7（6） 12

合计 47478kt,100% 11007kt,100%

2.2.2 主要的应用领域

（1）航空航天。

（2）交通运输：飞机、火车、高速列车、地铁、轻轨、货车、卡车、轿车、大巴、专用汽车、摩托车、自行车、轮船、军舰、汽艇、快艇、水翼艇、集装箱、桥梁等。

（3）包装业：硬包装如气桶、易拉罐等，软包装，如香烟箔、化装品与医药包装等。

（4）电子通讯、家用电器。

（5）建筑与施工：如门窗、幕墙等。

（6）空调，散热器等热传输系统。

（7）机械电气制造业。

（8）石油、矿产、能源、输电系统等。

（9）农业机械和轻工业。

（10）医疗器械和文体卫生。

（11）兵器与军工。

（12）化学化工。

3、铝及铝合金材料的分类，铝材的品种规格

3.1 铝及铝合金材料的分类 5 可热处理铝合金材铸造材不可热处理铝合金材压力铸造材普通铸造材铸造材铝合金铸造材3.2 铝合金的成分与性能

试验合金。合金，如8089等，超轻合金。合金，如7005、7075等，超硬合金（宇航合金）。合金，如6063、6061、6082等挤压合金。合金，如5005、5083、5056等，耐蚀（海军合金）。合金，如4004、4043、4032等，耐磨、铸造流动性好。合金，如3003、3004等板材合金（易拉罐体）。合金，如2024、2011等硬合金（飞机合金）.纯铝，如1015、1017、1100等，导电导热性好。(1)铝合金成分

（2）铝合金的性能。

（3）化学性与抗腐蚀性。

（4）物理性能—热、电、磁属性能。

（5）力学性能—бb,б0.2,δ,HB,HV,HW,б-1，K1c等。

（6）工艺性能---可挤压性，可延展性等。 6 （7）使用性能—可焊性，可切削性，可表面处理性等。

3.3 铝合金材料的品种与规格

3.3.1 铸造铝合金材料：重力铸造，砂模铸造，腊型铸造，压力铸造、挤压铸造，半固态铸造等。

3.3.2 变形铝合金材料

(1)铸锭—圆锭 φ80-～φ1100mm。

扁锭：20X100～700×2500mm。

(2)板带材： 中厚板： 厚48mm， 宽：5005000mm，长：236M；

厚板： 厚880mm， 宽：5005000mm，长：236M；

超厚板： 厚80300mm， 宽：5003000mm，长：236M；

特厚板： 厚≥300mm， 宽：5002500mm，长：230M；

薄板板： 厚0.24mm， 宽：5003000mm， 长：卷

特薄板： 厚0.20.6mm， 宽：5002500mm， 长：卷

(3) 箔材 铝箔：0.2mm以下的带材

无零箔：0.10.9mm； 宽：302000mm， 长：卷

单零箔：0.010.09mm, 宽302000mm, 长：卷

双零箔：0.0010.009mm, 宽302000mm, 长：卷

(4) 管材: ф5×0.5ф800×150 mm(ф1500×150 mm),长50030000mm

(5) 棒材：ф7ф800 mm,长：50030000 mm

（6）型材：宽:32500mm;高:3500 mm, 厚:0.1750 mm 长:50030000 mm

（7）线材：〈 ф7Ф0.01mm×C 〉

（8）自由锻件和模锻件: 0.1m2-5m2

（9）粉材：铝粉,铝镁粉。粗、中、细、微米级，纳米粉。

（10）铝基复合材：加纤维（夥粒，长纤维，短纤维强化材；双金属层压材

（11）粉末冶金材。 7 （12）深加工产品：

3 铝材的机加工门窗幕墙加工零部件加工焊接胶接铆接2 铝材接合其它静电喷涂材氟碳喷涂材电泳涂装材阳极氧化着色材1 表面处理产品，各种花色品种

铝材的冷冲、冷变成型等

4 铝加工基本知识

4.1 铝加工方法的分类

（1）铝合金铸造法，见图1

8 图1　　铝合金铸造法分类压力铸造法熔模铸造法壳模铸造法砂模铸造法低压铸造法精密铸造法(低速压铸法）离心铸造法铝溶液锻造法（液态挤压铸造）流动气氛压铸法（气动压力法）真空压铸法（真空吸气法）无孔性压铸法(精密压铸）加固凝固法压力铸造法加压铸造法金属模铸造法重力铸造法铝合金铸造

（2）塑性成形法

①轧制法：热轧

冷轧

箔轧

9 粗轧中轧精轧箔轧四辊单机架（不可逆）六辊单机架（）多机架冷连轧冷轧连铸连轧法连续铸轧四辊多机架（1+2，1+3，1+4，1+5等）四辊双机架（1+1)四辊单机架双卷取开坯方法热轧两辊（二人转（平轧）四辊单机架单卷取

②挤压法：正挤、反挤、联合挤压、焊合挤压、穿孔挤压、confrom连续挤压、扁挤压、组合模挤压等

③轧制拉拨法 10 单线、多线式、直线式、盘管式

④自由锻造与模锻法：

自由锻造、模锻、多向模锻、精密模锻等。

⑤制粉法：

⑥粉末冶金法：

⑦铝基复合材料法：

⑧深加工生产法：

Ａ 表面处理法 阳极氧化着色法

电泳涂层法

静电喷涂法

氟碳喷涂法

Ｂ 接合法 焊接

胶接

铆接

Ｃ 机械加工法

Ｄ 冷弯冷冲成型法

Ｅ 其他方法

4.2各种铝按加工法的特点

4.2.1铸造法—工艺简单，投资少，上马快，产品冶金质量

较差，品种和生产量有限

4.2.2轧制法—工艺流程长，速度快，生产量大，产品品种

单一，设备投资大，建设周期长

4.2.3挤压法—技术含量高，生产难度较大，品种多而批量少，投资成本低，见效