8000 Mfululizo na aloi zingine za alumini: muundo na kulinganisha utendaji
HW-A. Tofauti za kimsingi katika muundo wa alloy na mifumo ya kuimarisha
A. Uchambuzi wa kina wa mifumo ya msingi ya utunzi (Pamoja na viwango vya udhibiti wa uchafu)
8000 Mfululizo na aloi zingine za aluminium zinatokana na udhibiti sahihi wa vitu vya kujumuisha na udhibiti madhubuti wa vitu vya uchafu. Vipimo vya muundo wa darasa tofauti hufuata GB/T. 3190-2022 Muundo wa kemikali wa aluminium na aloi za alumini:
- 5000 Mfululizo (Al-mg aloi): Magnesiamu hutumika kama kitu cha msingi cha aloi (Aloi 5052 ina 2.2%-2.8% Mg; Aloi 5083 ina 4.0%-4.9% Mg), kuongezewa na manganese (0.3%-1.0%) na chromium (0.05%-0.25%). Mipaka ya uchafu imewekwa kwa Fe ≤ 0.4% na si ≤ 0.25%. Kama aloi zisizoweza kutibiwa za joto, Wana yaliyomo alumini ≥ 95%. Nguvu imeimarishwa kupitia Uimarishaji wa suluhisho thabiti na mg (ya 17% Tofauti katika radius ya atomiki kati ya Mg na Al induces upotoshaji wa kimiani), Wakati MN inazuia kuchakata tena kupitia Athari ya ubaguzi wa mipaka ya nafaka, kudhibiti saizi ya nafaka ndani ya 20-50μm.
- 7000 Mfululizo (Al-Zn-Mg-Cu aloi): Zinc ndio msingi wa kuimarisha (Aloi 7050 ina 5.7%-6.7% Zn; Aloi 7075 ina 5.1%-6.1% Zn), pamoja na shaba (1.2%-2.6%) na magnesiamu (1.9%-2.9%) kuunda mfumo wa mchanganyiko. Mipaka ya uchafu ni Fe ≤ 0.15% na si ≤ 0.12%. Uimarishaji wa mvua Inaweza kufikiwa kupitia matibabu ya joto (T6: Matibabu ya suluhisho + Kuzeeka bandia; T7451: Matibabu ya suluhisho + kuzeeka). Awamu (Mgzn₂) husababisha kutawanyika kutoka kwa suluhisho thabiti la hali ya juu (saizi: 5-15NM), na S-Awamu (Al₂cumg) Inasimamia nishati ya dhamana ya pande zote kupitia Cu, Kuwezesha nguvu ya nguvu ya aloi kuzidi 500MPA.
- 8000 Mfululizo (Aloi za sehemu nyingi): Daraja kuu (k.m., 8011) vyenye nickel (0.5%-1.5%), chuma (0.3%-0.8%), na silicon (0.2%-0.6%), wakati darasa la mwisho (k.m., 8030) Ongeza Scandium (0.1%-0.3%) na zirconium (0.05%-0.15%), na usafi wa aluminium kufikia 99.7%-99.9%. Nguvu hupatikana kupitia athari ya synergistic ya uimarishaji wa utawanyiko na Al₃ni (saizi: 20-30NM) na misombo ya fesial, na uimarishaji wa nafaka iliyosababishwa na SC (Saizi ya nafaka iliyosafishwa kwa 10-15μm). Wakati huo huo, ZR inazuia uhamiaji wa mipaka ya nafaka kupitia Athari ya Utendaji wa nafasi, Kuboresha utulivu wa mafuta.
B.Ulinganisho wa kawaida wa mifumo ya kuimarisha (Pamoja na kinetiki za mabadiliko ya awamu)
| Aina ya kuimarisha | 5000 Mfululizo (5052/5083) | 7000 Mfululizo (7050/7075) | 8000 Mfululizo (8011/8030) |
| Uimarishaji wa matibabu ya joto | Haiwezekani (Hakuna dirisha la kinetic kwa malezi ya awamu ya precipitate) | T6 hasira: Matibabu ya suluhisho kwa 470 ℃ kwa 1H + kuzeeka saa 120 ℃ kwa 24h (Kiwango cha hali ya hewa ya awamu: 85%); T7451 hasira: Matibabu ya suluhisho kwa 470 ℃ kwa 1H + kuzeeka kwa 100 ℃ kwa 8h + 150℃ kwa 16h (η '→ Mabadiliko ya awamu) | Kuzeeka kwa joto la chini kunawezekana kwa 8030: Matibabu ya suluhisho kwa 450 ℃ kwa 1.5h + kuzeeka saa 120 ℃ kwa 8h (Kiwango cha hali ya hewa ya al₃sc: 70%) |
| Awamu za Kuimarisha za Core | Hakuna precipitates dhahiri (Uimarishaji wa upotoshaji tu wa kimiani) | Awamu (Mgzn₂, Muundo wa ujazo wa mwili) + S-Awamu (Al₂cumg, Muundo wa Orthorhombic) | Al₃ni (Muundo wa ujazo wa uso) + Al₃sc (L1₂ muundo, joto la kupinga joto > 300℃) |
| Njia ya kukuza nguvu | Fanya kazi ugumu (H112 temp: Kiwango cha kufanya kazi baridi 20%-30%, Dislocation wiani 10¹⁴-10¹⁵m⁻²) | Uimarishaji wa mvua (60% mchango) + Uimarishaji wa kutengana (30% mchango) + Uimarishaji wa mipaka ya nafaka (10% mchango) | Kuimarisha suluhisho thabiti (25% mchango) + uimarishaji wa nafaka (40% mchango) + uimarishaji wa mvua (35% mchango) |
Hw-b. Ulinganisho wa kiwango cha vigezo muhimu vya utendaji (Pamoja na mali ya mitambo yenye nguvu)
A. Matrix ya mali ya mitambo ya darasa nyingi (Kuongezewa na vigezo vya nguvu)
| Kiashiria cha utendaji | 5052-H112 | 5083-H112 | 7050-T7451 | 7075-T651 | 8011-H18 | 8030-T6 |
| Msongamano (g/cm³) | 2.72 | 2.72 | 2.82 | 2.82 | 2.71 | 2.73 |
| Nguvu ya Mkazo (MPa) | 175 | 310-350 | 510 | 572 | 380-420 | 450 |
| Nguvu ya Mavuno (MPa) | 195 | 211 | 455 | 503 | 350 | 400 |
| Elongation (% , L = 50mm) | 12 | 14 | 10 | 11 | 12-16 | 15 |
| Ugumu (HB, 500Mzigo wa KGF) | 60 | 65 | 135 | 150 | 105 | 120 |
| Modulus ya elastic (GPA) | 70 | 71 | 72 | 73 | 69 | 70 |
| Kiwango cha ukuaji wa uchovu wa uchovu (DA/DN, ΔK = 20MPa ・ m¹/²) | 3.2× 10⁻⁹m/mzunguko | 2.8× 10⁻⁹m/mzunguko | 1.5× 10⁻⁹m/mzunguko | 1.2× 10⁻⁹m/mzunguko | 2.1× 10⁻⁹m/mzunguko | 1.8× 10⁻⁹m/mzunguko |
| Wakati wa kupinga dawa ya chumvi (h, GB/T. 10125) | 1000 | 1500 | 500 | 200 | 2000 | 2500 |
| Chanzo cha data: GB/T. 228.1-2021 Vifaa vya chuma – Upimaji tensile – Sehemu 1: Njia ya mtihani kwa joto la kawaida; GB/T. 6398-2017 Vifaa vya chuma – Uamuzi wa viwango vya ukuaji wa uchovu wa uchovu | – | – | – | – | – | – |
B. Uchambuzi wa kina wa utangamano wa mchakato
- Udhibiti wa kulehemu na kasoro (Kulingana na kiwango cha AWS D1.2)
-
- 5000 Mfululizo: Kwa sababu ya kukosekana kwa usikivu wa kutu wa kutu unaosababishwa na Cu, Kiwango cha uhifadhi wa nguvu wa viungo vya svetsade hufikia 85%-90%. Inalingana na kulehemu MIG (ER5356 FILLER WIRE, kipenyo 1.2mm) na pembejeo ya joto iliyodhibitiwa kwa 15-25kj/cm. Matibabu ya kabla ya weld inahitaji alkali ya kupungua (Mkusanyiko wa NaOH 5%-8%, 50℃ kwa 5min) Imechanganywa na kusafisha mitambo kwa kutumia 120-180 Grit brashi ya chuma cha pua ili kuhakikisha filamu ya oksidi (Al₂o₃) unene ≤ 5μm na porosity ≤ 0.3%.
-
- 7000 Mfululizo: Ugawanyaji wa Zinc-Magnesium husababisha a Usikivu wa ngozi ya moto (HCS) mgawo ya 0.8-1.2. ER5356 FILLER WIRE (inayo 5% Ikiwa unapunguza gradient ya joto la kioevu) inahitajika, na vigezo vya kulehemu vya MIG: 180-200A ya sasa, Voltage 22-24V, kasi ya kulehemu 5-8mm/s, na pembejeo ya joto ≤ 20kj/cm. Kuzeeka kwa joto la baada ya weld saa 120 ℃ kwa 24h ni muhimu kurejesha nguvu za pamoja kwa 75%-80% ya chuma cha msingi.
-
- 8000 Mfululizo: Uwezo wa wastani, Sambamba na waya wa vichungi wa ER4043 (inayo 5% Na). Kulehemu kwa TIG hutumia gesi ya ngao ya Argon (Kiwango cha mtiririko 15-20l/min kwa upande wa mbele, 8-10L/min kwa upande wa nyuma). Udhibiti wa ugumu wa arc inafikia uwiano wa kupenya wa 0.6-0.8, na porosity ≤ 0.5% na kiwango cha pamoja cha kutunza kutu ≥ 90%.
- Uchambuzi na Uchambuzi wa Synergy
| Mfululizo wa Aloi | Radi ya chini ya bend (t = unene wa karatasi) | Kina cha kukanyaga (mm, Joto la chumba) | Gharama ya malighafi (10,000 RMB/tani) | Gharama ya mzunguko wa maisha (LCC, 10,000 RMB/tani, 10-mzunguko wa mwaka) | Maisha ya kufa (10,000 mizunguko, Kukanyaga baridi) | Kutengeneza mchoro wa kikomo (Fld) Daraja |
| 5000 Mfululizo | 1.5t (H112 temp) | 120 (Aloi 5052) | 2.8-3.2 | 8.6 (pamoja na gharama ya matengenezo 0.8 × 10⁴ RMB/tani) | 15-20 | Fld 0.25 |
| 7000 Mfululizo | 3t (T6 hasira) | 80 (Aloi 7075) | 4.2-4.8 | 11.2 (pamoja na gharama ya matibabu ya joto 1.5 × 10⁴ RMB/tani) | 8-12 | Fld 0.18 |
| 8000 Mfululizo | 2t (T6 hasira) | 100 (Aloi 8030) | 5.0-5.5 | 9.8 (pamoja na matibabu ya uso gharama 0.5 × 10⁴ RMB/tani) | 12-16 | Fld 0.22 |
Hw-c. Mantiki ya utangamano na tofauti za matumizi katika uzani wa gari la kibiashara
Mkakati wa utangamano wa kiwango cha A.Mompati na mahitaji ya kiufundi
| Sehemu ya gari la kibiashara | Daraja la alloy linalopendelea | Mahitaji ya kiufundi ya msingi (Kulingana na GB/T. 34546-2017) | Faida nyepesi (vs. Q345 chuma) | Mchakato unaofanana (Pamoja na viwango vya upimaji) | Mizigo ya hali ya kazi ya kawaida |
| Paneli za mwili | 5052-H112 | Elongation ≥12%, Upinzani wa dawa ya chumvi ≥1000h, Kiwango cha Kuvunja Uso ≤1.5% | 35% kupunguza uzito, 8% Kupunguza matumizi ya mafuta | Stampu (kufa usahihi ni8) + Kulehemu ya Mig (Kiwango cha UT 2 ukaguzi) | Mzigo thabiti ≤1.2kn/m², athari ya mzigo ≤5kn |
| Sura ya mihimili ya longitudinal | 7050-T7451 | Nguvu tensile ≥500mpa, Maisha ya uchovu ≥1.2 × 10⁶km (10Mizunguko), Kuweka ugumu ≥20kn/mm | 28% kupunguza uzito, 5% Kupunguza upinzani wa kuendesha | Extrusion (uvumilivu wa wasifu IT9) + T7451 Matibabu ya joto (Tofauti ya ugumu ≤5HB) | Kuweka mzigo ≤80kn, mzigo wa torsion ≤12kn ・ m |
| Muundo wa tank | 8030-T6 | Kiwango cha kutu ya kila mwaka ≤0.18mm (3.5% Suluhisho la NaCl), Nguvu ya pamoja ya svetsade ≥380mpa, Uwezo ≤1 × 10⁻⁴pa ・ m³/s | 22% Kupunguza LCC, 50% muda wa matengenezo uliopanuliwa | Rolling (uvumilivu wa mzunguko ≤0.5%) + Friction koroga kulehemu (Kiwango cha RT 2 ukaguzi) | Mzigo wa shinikizo la ndani ≤0.8MPa, Mzigo wa vibration ≤2g |
| Makusanyiko ya gurudumu | 5083-H112/8011 | Ugumu ≥65hb, Kosa la usawa wa nguvu ≤5g, Runout ya radial ≤0.15mm | 18% Kupunguza wakati wa hali ya hewa, 3% Umbali mfupi wa kuvunja | Kuugua (Kuunda uwiano ≥3) + matibabu ya uzee (muundo wa metallographic ≥grade 2) | Mzigo wa Radial ≤15kn, athari ya mzigo ≤30kn |
Kesi za Maombi ya B.Typical
- Maxus EV30 Mwili wa Gari la Umeme la Umeme
Muundo wa mseto wa shuka za alumini 5052-H112 (unene 1.5-2.0mm) na maelezo mafupi 6061-T6 yamepitishwa, alijiunga kupitia kulehemu kwa mshono wa aluminium (Kasi ya kulehemu 1.2m/min, Uingizaji wa joto 18kj/cm) na FDS (Mtiririko wa kuchimba visima) Teknolojia (Kuimarisha torque 25-30n ・ m, Nguvu ya pamoja ≥3kn). Vipimo vya mgongano wa gari vinathibitisha kuwa ugumu wa mwili wa mwili unafikia 28kn ・ m/rad (12% juu kuliko miundo ya chuma), Uzito wa kupunguza hupunguzwa kutoka 1850kg hadi 1073kg (41.9% kupunguza uzito), Aina ya NEDC huongezeka kutoka 280km hadi 350km (25% ongezeko), na matumizi ya nguvu ya 100km hupungua kutoka 14kWh hadi 11.5kWh (17.9% Kupunguza).
- Sinotruk HowO th7 fremu ya lori nzito-kazi
7050-T7451 maelezo mafupi (sehemu ya msalaba 200 × 80 × 6mm, urefu 12000mm) Badilisha chuma Q345 (unene 8mm). Baada ya upimaji wa dawa ya chumvi (GB/T. 10125, 500h), Kiwango cha eneo la kutu ni ≤3%. Vipimo vya uchovu (uwiano wa dhiki r = 0.1, frequency 10Hz) Onyesha hakuna kupunguka baada ya mizunguko 10⁷ (Nguvu ya uchovu 320mpa). Uzito wa mkutano wa sura umepunguzwa kutoka 520kg hadi 375kg (27.9% kupunguza uzito). Vifaa na injini ya 440hp, Matumizi ya mafuta ya 100km hupungua kutoka 38L hadi 35L (7.9% Kupunguza) chini ya mzigo kamili (49 tani), na maisha ya huduma ya sura yanaenea kutoka 8 × 10⁵km hadi 1.2 × 10⁶km (50% ongezeko).
- CIMC Reefer 8 × 4 Tank ya Tanker ya Kemikali
8030-Karatasi za Aluminium (unene 6mm, Upana 2400mm) hutumiwa kwa rolling na kulehemu. Friction koroga vigezo vya kulehemu: kasi ya mzunguko 1200r/min, kasi ya kulehemu 500mm/min, shinikizo la bega 30kn. Vipimo vya kuzamisha ndani 30% Suluhisho la NaCl Onyesha kiwango cha kutu cha kila mwaka kinapungua kutoka 0.32mm (Aloi 5083) hadi 0.18mm (43.8% Kupunguza). Upimaji wa tank (0.8Shinikizo la hewa la MPA, 30shinikizo la min) inaonyesha kushuka kwa shinikizo ≤0.02MPa. Uzito wa tank hupunguzwa kutoka 1850kg hadi 1320kg (28.6% kupunguza uzito), Maisha ya huduma yanaenea kutoka 8 miaka kwa 13 miaka (62.5% ongezeko). Ingawa gharama ya awali inaongezeka 12,000 RMB, Faida ya maisha ya miaka 13 huongezeka na 86,000 RMB (pamoja na 65,000 RMB katika akiba ya matengenezo na 21,000 RMB katika akiba ya mafuta).
Hw-d. Suluhisho za mchakato na mwenendo wa kiufundi
A. Changamoto muhimu za mchakato na hesabu
- Udhibiti wa kasoro ya kulehemu
| Aina ya kasoro | 5000 Suluhisho za mfululizo (Kulingana na simulation ya nambari) | 7000 Suluhisho za mfululizo (Mchanganuo wa upatanishi wa fizikia nyingi) | 8000 Suluhisho za mfululizo (Utabiri wa muundo wa kipaza sauti) |
| Filamu ya Oxide | Kabla ya weld kuharibika na suluhisho la NaOH (5%-8%, 50℃ kwa 5min) + Kusafisha mitambo na brashi ya chuma cha pua 120. Simulizi ya ufasaha inathibitisha: Mchanganyiko wa mvutano wa uso hupunguza kutoka 0.8n/m hadi 0.6n/m, Kiwango cha Kuondoa Filamu ya Oxide ≥98% | Kulehemu kwa AC (frequency 100Hz) Kwa kusafisha cathodic + Nyuma ya nyuma ya Argon (Kiwango cha mtiririko 8-10L/min). Simulizi ya Sysweld: Ukanda ulioathiriwa na joto (Haz) Upana unaodhibitiwa saa 3-5mm, kina cha kutu cha kutu ≤0.1mm | Kusaga kwa mitambo (180-240 sandpaper ya grit) + Mchanganyiko wa gesi iliyochanganywa (Ar:Yeye = 7:3). Uigaji wa thermo-calc: Kiwango cha uimarishaji wa dimbwi la kuyeyuka kiliongezeka na 20%, Univeripation ya awamu ya al₃ni iliyoboreshwa na 30% |
| Kupasuka moto | Hakuna matibabu maalum inahitajika (Mgawo wa HCS <0.6). Uingizaji wa joto wa MIG unaodhibitiwa kwa 15-25kj/cm. MARC Simulation: Udhibitishaji wa joto la ≤50 ℃, Upungufu wa unyeti ≤0.2 | ER5356 FILLER WIRE (5% Na) + Kulehemu kwa sehemu (Joto la kuingiliana ≤100 ℃). Uigaji wa Abaqus: Peak ya mafadhaiko ya mabaki imepunguzwa kutoka 350mpa hadi 280mpa, Kiwango cha moto cha moto <0.5% | Uingizaji wa joto unaodhibitiwa ≤15kj/cm (sasa 160-180A, Voltage 20-22V). Uigaji wa JMATPRO: Joto la kioevu liliongezeka kwa 5 ℃, Ukanda wa usawa wa kioevu uliowekwa na 10%, Kiwango cha moto cha moto <1% |
| Kunyoa | Kasi ya kulehemu ≥8mm/s. ANSYS Simulation: Upanaji wa ukanda wa Haz uliodhibitiwa kwa 2-3mm, upotezaji wa ugumu ≤15% | Kuzeeka kwa joto la baada ya weld saa 120 ℃ kwa 24h. Uchambuzi wa DSC: Kiasi cha kiwango cha hewa cha awamu kilichorejeshwa 90% ya kiwango cha kuzeeka, Kiwango cha Kuokoa Nguvu ya Pamoja ≥80% | Kulehemu sasa ≤180a. Uchambuzi wa data ya asili: Kiwango cha ukuaji wa nafaka ≤15%, Kiwango cha uhifadhi wa ugumu ≥85% |
- Kutengeneza optimization ya mchakato
- 5000 Mfululizo: Mchakato wa kukanyaga joto (150℃, shinikizo kushikilia wakati 10s) imepitishwa. Njia za kukanyaga zinaboreshwa kupitia simulation ya dynaform, Kuongeza daraja la FLD kutoka 0.22 kwa 0.25, na kutengeneza kiwango cha kufuzu cha nyuso ngumu zilizopindika (Radi ya curvature ≤50mm) kufikia 98%. Sensorer za joto za infrared (Usahihi ± 2 ℃) Fuatilia joto la karatasi katika wakati halisi ili kuhakikisha kushuka kwa joto ≤5 ℃.
- 7000 Mfululizo: Kuunda kwa hatua (2-3 hupita) + Kuingiliana kwa kati (340℃ kwa 1H, Kiwango cha baridi 5 ℃/min) inatumika. Usambazaji wa mafadhaiko umeandaliwa kupitia autoform, Kupunguza mafadhaiko ya mabaki baada ya kuunda kutoka 300mpa hadi 150mpa na springback hadi ≤1.5 °. Mashine ya Servo (Wakati wa majibu 10ms) Wezesha udhibiti wa shinikizo la kitanzi, kufikia usahihi wa daraja la IT10.
- 8000 Mfululizo: Marekebisho ya Yaliyomo ya Nickel (0.8%-1.2%) Hupunguza kushuka kwa nguvu (≤5MPa). Hydroforming (shinikizo 20-30MPa) inatumika, na usambazaji wa unene wa ukuta huandaliwa kupitia LS-Dyna, kudhibiti unene wa chini wa unene wa ukuta ≤0.1mm. Radi ya bend imepunguzwa kutoka 2.5T hadi 2T (20% Kupunguza), na ukali wa uso RA ≤1.6μm baada ya kuinama.
B. Mwenendo wa maendeleo ya nyenzo
- Utendaji wa hali ya juu 8000 Mfululizo
Kupitia sehemu ndogo-ndogo-pande zote na scandium (Sc), Zirconium (ZR), na yttrium (Y), mpya 8035 Daraja (Sc:0.2%-0.3%, ZR:0.1%-0.15%, Y:0.05%-0.1%) Inafikia nguvu tensile kuzidi 500MPA wakati wa kudumisha 16% elongation. Kiwango chake cha ukuaji wa uchovu (DA/DN) hupungua hadi 1.2 × 10⁻⁹m/mzunguko (33.3% kupunguzwa ikilinganishwa na 8030). Viwanda vya kuongeza Laser (SLM) inawezesha kuunda muundo wa muundo tata na wiani wa kuchapa ≥99.5%. Maombi ya kiwango kikubwa katika muafaka wa gari la kibiashara na mifumo ya kusimamishwa inatarajiwa na 2026 (lengo la gharama: 45,000 RMB/tani).
- Uongezaji wa upinzani wa kutu wa 7000 Mfululizo
Micro-arc oxidation (Mao) hutumiwa kuandaa mipako ya kauri ya al₂o₃-Tio₂ kwenye nyuso 7075-T6 (unene 10-15μm, Ugumu ≥800HV), Kuongeza wakati wa upinzani wa dawa ya chumvi kutoka 500h hadi 1500h (200% ongezeko) Na mipako ya kujitoa ≥50mpa. Pamoja na Plasma iliyosaidiwa na kemikali ya mvuke ya plasma (PACVD), mipako ya sic (unene 2-3μm) huundwa kwenye uso wa mipako, Kuboresha zaidi upinzani wa kuvaa (Mchanganyiko wa mgawanyiko umepunguzwa kutoka 0.6 kwa 0.3). Maombi katika magari mazito ya kibiashara katika maeneo ya pwani (k.m., matrekta ya bandari) inawezekana na 2025.
- Uboreshaji wa gharama ya 5000 Mfululizo
The Kuendelea kutupwa na kusonga (Ccr) Mchakato unachukua nafasi ya kusongesha moto wa jadi, Kufupisha mzunguko wa uzalishaji kutoka 15 siku za 2 siku (86.7% Kupunguza) na kupunguza matumizi ya nishati na 30% (kutoka 500kWh/tani hadi 350kWh/tani). Udhibiti sahihi wa yaliyomo kwenye magnesiamu (4.0%-4.5%) inahakikisha nguvu tensile ≥310mpa wakati unapunguza gharama ya malighafi na 12% (kutoka 32,000 RMB/tani kwa 28,000 RMB/tani). Maombi ya wingi katika paneli za mwili za magari ya kibiashara ya kiuchumi (k.m., Malori ya usambazaji wa mijini) inatarajiwa na 2024.
