俄羅斯聯(lián)合鋁業(yè)公司的低鈧AI-Mg合金

俄羅斯在開發(fā)含鈧鋁合金方面的技術(shù)居世界前列，已形成AI-Mg-Sc、AI-Zn-Mg-Sc、AI-Zn-Mg-Cu-Sc、AI-Mg-Li-Sc、AI-Cu-Mg-Sc系變形鋁合金，但鈧含量僅為0.18%~0.5%。

在2016年杜塞爾多夫（Düsseldorf）鋁工業(yè)展覽會上俄羅斯聯(lián)合鋁業(yè)公司首次展出了僅含<0.14% Sc的AI-Mg合金圓錠及扁錠，含鈧這么低的AI-Mg合金在世界上是首創(chuàng)。下面介紹一下超低鈧含量AI-Mg-Sc合金的主要優(yōu)點：

成本較低

鈧是一種價格高昂的稀土金屬，合金的含量低，有利于降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本。生產(chǎn)含鈧的合金的關(guān)鍵技術(shù)在制取品質(zhì)優(yōu)良的AI-Sc中間合金，而首先是提取純凈的Sc2O3，俄羅斯聯(lián)合鋁業(yè)公司在這些方面都取得了突破性的成就，可以用電解法制取AI-2 % Sc中間合金。

力學(xué)性能高

含微量鈧的AI-Mg系合金的抗拉強度Rm比5083合金的高30%以上，而其屈服強度（RP0.2）則比5083合金的大一倍以上，焊縫抗拉強度也比5083合金的大25%以上，但其伸長率A則比5083合金的約低4%。

良好的可焊性

AI-Mg-Sc合金的可焊性與常規(guī)5xxx系合金的相當(dāng)，熱影響區(qū)與焊縫的力學(xué)性能幾乎與基體材料的相等。鈧在合金內(nèi)與AI形成多邊形的AI3Sc化合物質(zhì)點，有極強的晶粒細(xì)化作用，其效果比其他任何細(xì)化劑的都大，對提高材料力學(xué)性能極為有利。

高的抗腐蝕性能

AI-Mg-Sc合金有高的抗腐蝕性能，可長期在海水與海洋環(huán)境中工作，它的抗腐蝕性能幾乎與5083合金的相當(dāng)。用它取代5xxx系或6xxx系合金制造航空航天器零部件可取得顯著的減量效果，同樣也是制造汽車與軌道車輛的上乘材料，工信部已將含鈧的鋁合金作為優(yōu)先發(fā)展的新材料之一。

中鋁材料院于2018年2月與澳大利亞格倫蒂（Clean TeQ）公司、重慶大學(xué)鋁合金研究室簽署了鋁-鈧合金研發(fā)協(xié)議。根據(jù)協(xié)議，三方將開展“產(chǎn)學(xué)研用”系統(tǒng)合作，通過一系列加工測試分析，研究格倫蒂公司的含鈧添加劑對鋁合金組織、室溫及高溫力學(xué)性能、可焊性能和抗腐蝕性能的影響。參與該項目研究的有中、美、澳的頂級合金學(xué)者與專家，由兩位國家級“千人計劃”專家領(lǐng)導(dǎo)技術(shù)研發(fā)與實驗工作。

格倫蒂公司擁有全世界最大鈧礦和獨有的金屬提取與提純技術(shù)；重慶大學(xué)鋁合金研究室在合金成分設(shè)計與析出相變理論、金屬材料強韌化機(jī)理、形變加工過程微觀組織結(jié)構(gòu)演變規(guī)律等基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域有著系統(tǒng)深入的研究，積累了豐富的經(jīng)驗和技術(shù)優(yōu)勢。

本協(xié)議的成功簽署無疑將推進(jìn)中鋁材料院在輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料開發(fā)上的技術(shù)創(chuàng)新，對中鋁集團(tuán)在鋁-鈧合金產(chǎn)業(yè)布局上具有戰(zhàn)略意義，將推動鋁-鈧合金在中國航空航天器、輕量化汽車上的應(yīng)用。

鈧是鋁及鋁合金最強有力的晶粒細(xì)化劑和有效的再結(jié)晶抑制劑，有很好的彌散強化作用，可有效提高鋁合金強度、韌性、可焊性和高溫力學(xué)性能等。

俄羅斯耐熱高強度航空航天鋁合金

俄羅斯國家技術(shù)研究大學(xué)莫斯科國立鋼鐵合金院與俄羅斯聯(lián)合鋁業(yè)公司合作，利用新加工和生產(chǎn)工藝研發(fā)成功新型耐熱鋁合金，能確保汽車和航空航天器結(jié)構(gòu)零部件在高溫下安全良好運轉(zhuǎn)。他們基于AI-Si系合金在室溫下有相當(dāng)高強度性能，但在200℃時強度就大幅下降的情況，采用選擇性激光熔化工藝制造成功一種耐熱的高強度鋁合金，可用于制造形狀復(fù)雜且?guī)в凶罴褞缀螀?shù)的汽車、航空航天器結(jié)構(gòu)件。

印度諾貝麗斯鋁業(yè)公司EvercanTM合金

諾貝麗斯鋁業(yè)公司（Novelis）是全球最大的平軋鋁產(chǎn)品（FRPs）企業(yè)。2014年11月公司發(fā)表公告稱，至2017年末公司所生產(chǎn)的罐身帶材將全部采用高品質(zhì)再生EvercanTM合金生產(chǎn)，evercan可譯為“永久罐”“長生罐”或“埃弗罐”，表示這種罐全是用循環(huán)回收的廢鋁制造的，在美國循環(huán)一次的周期是120天。

這在全球是首次，可使生產(chǎn)的12盎司標(biāo)準(zhǔn)啤酒罐的再生鋁含量達(dá)70%，其罐身再生鋁含量達(dá)90%，而當(dāng)前全世界生產(chǎn)的制罐鋁帶的再生鋁平均含量僅50%。從2014年財政年度末開始，美國一批制罐企業(yè)，諸如雷得哈啤酒公司（Red Hare Brewing Company）、雷得布里克啤酒公司（Red Brick Brewing Company）、南行啤酒公司（Southbound Brewing Company）、第二獨立啤酒公司（Second Self Beer Company）、希爾頓啤酒釀造公司（Hilton Head Brewing Company）都承諾選用埃弗合金制造易拉罐罐身。選用埃弗罐身合金不僅有重大的環(huán)保意義，而且節(jié)能減排效應(yīng)顯著。諾貝麗斯鋁業(yè)公司不但在全世界率先研制成功埃弗罐身合金，隨后又于2015年向全球市場推出獨樹一幟新研制的埃弗罐蓋合金（evercan end）。埃弗合金每循環(huán)一次僅燒損約2.5%，在使用過程中幾乎沒有損耗，除了個別的被當(dāng)垃圾埋入泥土或被燒掉。

2015年2月末，諾貝麗斯鋁業(yè)公司稱，新近研制的埃弗再生鋁合金（EvercyaleTM）是一種再生鋁含量很高的合金，用于制造食品易拉罐，已得到一些制罐企業(yè)的認(rèn)可，它由90%舊廢料（以社會上回收的廢舊鋁罐為主）與10%新廢料（罐料軋制廠與制罐廠的工藝廢料）熔煉而成，沒有用重熔鋁錠和原鋁。

中國自重慶長江電工廠于1986年9月第一條鋁罐制造廠投產(chǎn)以來，制罐產(chǎn)業(yè)已有30年歷史，2015年的罐料產(chǎn)量也已超過60萬噸，可是至今還沒有一條真正工業(yè)意義上的廢舊鋁罐回收處理與再生成3104合金的生產(chǎn)線，這是我們與工業(yè)發(fā)達(dá)國家的最大差距，亟待補齊這塊短板。

諾貝麗斯AdvanzTM 7000高強度鋁合金系列

該系列合金是諾貝麗斯鋁業(yè)于2014年研制成的，是專為汽車的安全組件研發(fā)，它的抗拉強度Rm比目前汽車工業(yè)廣為使用鋁合金的大2倍，可用于制造汽車保險杠系統(tǒng)、碰撞環(huán)和車門防撞梁等。與當(dāng)前市場上的高強度鋼相比，Novelis AdvanzTM 7000系合金能夠在確保乘客安全的同時，進(jìn)一步減輕汽車的凈質(zhì)量。該系列合金的推出，不但可滿足汽車工業(yè)對材料強度與安全性方面的要求，而且可滿足成型與造型等各方面的要求。現(xiàn)在此合金已通過一些全球汽車制造公司的測試，并已在北美、歐洲和亞洲同時生產(chǎn)Novelis AdvanzTM 7000系合金汽車板材。

諾貝麗斯鋁業(yè)公司在推出Novelis AdvanzTM系合金板材的同時，還與漢高公司合作研發(fā)成功先進(jìn)的Bonderite N-NT 8453粘接技術(shù)，它能夠提升汽車結(jié)構(gòu)零部件的粘接強度，顯著延長粘接件的使用期限。

諾貝麗斯鋁業(yè)公司歐洲公司的再生汽車鋁合金RC5754諾貝麗斯歐洲公司（Novelis AG，在瑞士）與美洲虎（Jaguar）-路虎（Land Rover）汽車公司合作，于2008年達(dá)成一項協(xié)議，共同開發(fā)廢鋁（汽車廠生產(chǎn)汽車的鋁合金工藝廢料與報廢汽車回收的廢鋁）再生汽車板帶材的項目，目標(biāo)是用再生鋁合金ABS制造小轎車覆蓋鈑金件。英國伯明翰汽車公司用這種ABS再生板生產(chǎn)美洲虎汽車覆蓋件，諾貝麗斯鋁業(yè)公司謝爾軋制廠用再生鋁合金RC5754生產(chǎn)ABS。伯明翰美洲虎汽車公司及時將鋁合金廢料發(fā)運到瑞士軋制廠。現(xiàn)在此項目已完成，形成了完全的閉路循環(huán)，美洲虎汽車公司用RC5754合金ABS制造的Jaguar XE型汽車已于2015年4月起投放歐洲市場，受到一致贊譽。RC5754合金在2016年德國杜塞爾多夫（Düsseldorf）舉行的國際鋁展覽會上獲得優(yōu)秀產(chǎn)品獎。

高檔汽車用的一部分零部件用再生鋁合金制造是一件大事，朝著資源閉路循環(huán)邁出了一大步。利用廢鋁（以從社會上收購的舊廢料為主）生產(chǎn)各項性能都合格的ABS是一項高技術(shù)工作，其中廢料預(yù)處理特別關(guān)鍵。

肯聯(lián)鋁業(yè)公司研發(fā)出高強度汽車鋁合金HSA6

據(jù)德刊2017年9月期《鋁》報道，肯聯(lián)鋁業(yè)公司（Constellium）研究出一種高強度6xxx系汽車鋁合金HSA（high-strength alloys的縮寫），這類合金用于制造2017年版和2018版汽車，其中包括微型鄉(xiāng)下人車（Mini Countryman）。

用肯聯(lián)鋁業(yè)公司的新合金HSA6制造汽車防撞系統(tǒng)、白車身結(jié)構(gòu)零部件和電池殼盒元件時，因為用的是外形合理的高精擠壓型材，材料壁厚可減薄，與用傳統(tǒng)合金相比，零件的質(zhì)量可下降15%~30%。HSA6合金的抗拉強度Rm超過400N/mm2，比6061-T6、T651合金的310N/mm2高29%，比6N01合金T6狀態(tài)材料的290N/mm2高38%，與著名的航空高強度鋁合金2024-T4材料的470N/mm2相比僅低15%，所以HSA6合金是一種高強度鋁合金。同時與傳統(tǒng)高強度鋁合金相比，它還有優(yōu)秀的可回收性、可切削性與抗腐蝕性能。

用HSA6合金制造汽車結(jié)構(gòu)零部件，除可使零部件的質(zhì)量下降15%~30%外，還可使碰撞時的沖擊力減少15%~30%，這就是說它有很好的吸收沖擊能的效果，這對于保護(hù)結(jié)構(gòu)如電池系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及其它重要的結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)非常有益。鋁及鋁合金是一種很強的吸能減震材料，在車輛發(fā)生意外事故時，可對車輛的關(guān)鍵部位與人員起到有力保護(hù)作用。肯聯(lián)鋁業(yè)公司現(xiàn)在可向全球汽車制造企業(yè)提供最高強度的各種擠壓鋁材。

據(jù)世界著名信息咨詢公司——杜克公司的最新研究：在2015~2020年期間，碰撞系統(tǒng)產(chǎn)量有望提升65%，而白車身零部件的產(chǎn)量會翻一番，因為它們都是用鋁合金制造的。杜克公司在報告中還指出，從現(xiàn)在起至2028年，鋁在汽車中的用量會一直持續(xù)高速增長。

由于肯聯(lián)公司HSA6合金的優(yōu)秀性能，使汽車零部件總質(zhì)量大幅下降，取得了很好的節(jié)能減排效果，特別對今后電動汽車的發(fā)展將起不言而喻的促進(jìn)作用，使它通過了Altair Enlighten Awards汽車輕量化創(chuàng)新獎組織的認(rèn)證，并獲得Runner Up in the Enabling Technology獎。

現(xiàn)在，為了生產(chǎn)汽車結(jié)構(gòu)鋁合金擠壓型材，肯聯(lián)公司除了已有的歐洲擠壓廠外，還在加拿大安大略省的阿斯特萊克斯（Astrex）建設(shè)了一個新的合資汽車結(jié)構(gòu)鋁合金擠壓廠。

肯聯(lián)鋁業(yè)公司（Constellium N.V.）是一家美國公司，該公司原屬于加拿大鋁業(yè)公司。它在原加拿大鋁業(yè)公司工程產(chǎn)品集團(tuán)基礎(chǔ)上研發(fā)成功幾種有特色的汽車車身薄板（ABS，Auto-Body-Sheet）鋁合金，各有各的特殊性能：FormalexTM系列是成形性能良好合金；StrongalexTM系列是高強度性能合金；SecuralexTM系列是防撞性能強的高安全合金；SurfalexTM系列是用于加工外板，有優(yōu)秀的表面處理性能；UltralexTM系列是正在研發(fā)的有超高強度的合金，也是7021合金的優(yōu)化與改型。7021合金的成分為（質(zhì)量%）：Mg 1.2~1.8，Zn 5.0~6.0，Zr 0.08~0.18，抗拉強度Rm=400 N/mm2，與高強鋼的相等。

ABS的冷軋率一般要求達(dá)到85%。ABS用的常規(guī)鋁合金還有：2002、2117、2036、2037、2038、3004、5052、5182、6009、6010、6015、6016、6111等。除3004、5182鋁合金在O狀態(tài)下，5052合金在H32、H34狀態(tài)下應(yīng)用外，其他合金均在T4狀態(tài)應(yīng)用。

硬度媲美不銹鋼的高強度鋁合金

據(jù)2018年2月美國媒體The Verge報道，美國科學(xué)家發(fā)明一種全新的鋁合金，它的強度、硬度與不銹鋼的相當(dāng)，還有良好的塑性與高的抗腐蝕性。科學(xué)家對傳統(tǒng)鋁合金的組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行了重新組合，還用激光對超薄鋁片和二氧化硅粒子進(jìn)行處理，使原子固定起來，不得輕易移位。這種新的處理工藝不僅提高了材料的力學(xué)性能，而且改善了它的熱穩(wěn)定性。

美國鋁業(yè)公司的超強化表面處理的高強度鋁合金2013年美國鋁業(yè)公司向市場推出一種經(jīng)“Prostrength超強化表面處理的高強度鋁合金，這是一種高強度航空航天合金，其抗拉強度高達(dá)500N/mm2，其薄板經(jīng)”Prostrength“表面處理與陽極氧化處理后用于制造手機(jī)、3C產(chǎn)品、IT產(chǎn)品等的外殼及零部件，表面锃亮，色澤柔和誘人，經(jīng)久耐用，抗蝕性強。

挪威格朗吉斯鋁業(yè)公司的無鎂管材合金

格朗吉斯（GRANGES）鋁業(yè)公司早些時候研制的FA7929合金，是一種無鎂的擠壓熱交換多孔管用的變形鋁合金，其強度高，特別適合于生產(chǎn)多孔管材，成形性優(yōu)良，釬焊性能優(yōu)秀，抗蝕性好，特別適合于組裝與制造熱交換器，可方便地在管的水側(cè)外加犧牲合金，以進(jìn)一步改善合金的抗腐蝕性能。

該公司還于2016年研發(fā)出一種新的汽車鋁合金，用于制造2017年版汽車零部件，其力學(xué)性能接近7xxx系合金。傳統(tǒng)6xxx系鋁合金的屈服強度Rp0.2=320N/mm2~330N/mm2，而新合金則大于350N/mm2，而且伸長率可達(dá)10%。

結(jié)束語

俄羅斯聯(lián)合鋁業(yè)公司在研發(fā)AI-Sc合金方面居世界領(lǐng)先水平，近期推出的低鈧鋁合金尤其值得點贊，我國工信部已將此類合金的研究作為重點發(fā)展的新材料研究之一，中國是全球鈧資源豐富的國家，并建成了高純氧化鈧提取生產(chǎn)線，為研發(fā)與生產(chǎn)鋁-鈧合金提供了優(yōu)越的前提，希望能盡快研制出一批有中國特色的鋁-鈧合金。

諾貝麗斯鋁業(yè)公司是世界最大的平軋鋁產(chǎn)品生產(chǎn)者與汽車鋁板帶生產(chǎn)、研發(fā)的領(lǐng)跑者，它在廢鋁回收、再生領(lǐng)域更是全世界的佼佼者與超級明星，中國在這方面與它的差距不是幾年而是二三十年，必須花大力氣迎頭趕上，爭取在2025能與它并駕齊驅(qū)。