中国变形铝合金新进展（下）

　　中国在美国铝业协会公司注册的3个合金

　　截至2018年年底，中国在美国铝业协会公司注册的变形常用铝合金仅三个：2006年注册的6043合金，2008年注册的5154C合金，2010年注册的6027合金，占注册常用合金528个的0.6%。

　　6043合金是一个可进行高速切削的合金，是中国注册的首个合金，它的最大特点是不含对环境有不利影响的元素Pb，因而它是一种绿色合金。在高速切削含Pb的铝合金时，应采取必要的安全防护措施，以防排放的Pb蒸汽对人体的损害。

　　6043合金的注册化学成分（质量%）：Si0.40~0.9，Fe0.50，Cu0.30~0.9，Mn0.35，Mg0.8~0.40，其他杂质单个0.05、合计0.15，其余AI。适用于半成品高速切削加工成品零件。

　　5154C合金是中国注册的第二个合金，2008年7月1日向美国铝业协会公司申请注册，同年10月27日正式批准，注册成分（质量%）：Si 0.20，Fe0.30，Cu0.10，Mn0.05~0.25，Mg3.2~3.7，Cr0.01，Zn0.01，Ti0.01，其他杂质单个0.05、总计0.15，其余AI，合金密度2660kg/m3。合金主要用于同轴电缆线，但也可以应用于其他领域，杭州飞祥电子线缆实业有限公司研发。

　　6027合金是2010年注册的首个通用结构铝合金，其成分（质量%）：Si 0.55~0.8，Fe0.30，Cu0.15，Mn0.10~0.30，Mg0.8~1.1，Cr0.10，Zn0.10~0.30，Ti0.15，其他杂质单个0.05、合计0.15，其余AI。用于生产各种工业挤压铝材。

　　如果认为必要，中国新发明的这个合金也可以到美国铝业协会公司注册。

　　第二代防火抑爆铝合金

　　第一代防火抑爆产品是用3003-H18合金箔制造的，国内外的研究与使用证明，它的力学性能可以满足要求，但是使用期限仅一年，远远不能满足需求。所以应寻求一种抗蚀性更高的力学性能，与强的抗各种油品腐蚀性能合金。3xxx系合金对各种油品的抗蚀性欠佳，1xxx系、4xxx系、8xxx系合金对油品与液化气中的使用肯定也不理想，况且它们的力学性能也不足以抗衡汽车颠簸与航空器振动；2xxx系及7xxx系合金虽有高的强度性能，但抗蚀性很低，不能在实际中应用，因此第二代防水抑爆铝箔只能在5xxx系及6xxx系合金中寻找，清华大学材料系李建国副教授经过多年的研究，终于在6xxx系合金中找到了一种符合要求的合金，既有强的防火抑爆特性，又对各种油品与液化天然气有较高的抗腐蚀性能，实验室与道路试验证明，它的使用期限远比3003-H18合金箔长得多，同时它的防火抑爆性能也优于第一代铝箔。

　　中国当务之急是建一个生产能力50kt/a的第二代防火抑爆铝箔专业厂，可以与清华大学材料系合作，由他们负责技术与人才，投资约5亿元就可以，市场不成问题，当前市场能力约120kt/a。这种箔的厚度约0.05mm，采用专门设计的专业化四辊1600mm箔轧机，轧3道就可以将0.28mm的带坯轧成0.05mm厚的成品，如果从合金熔铸开始，所有熔铸、热轧、冷轧、箔轧、精整的总建设匡算投资也只有5亿元，除个别控制设备外，所有装备国内都可以供应。

　　稀土及含锆导电铝合金

　　为了提高铝导体的强度及耐热性能，各国都先后开发出了一批有特色的稀土与含锆的电工铝合金，中国在这方面是世界的领跑者。这些合金的电导虽比1050A的低一些，但其抗拉强度、蠕变强度及耐热性能却比1050A合金高很多。

　　向铝中添加稀土元素（RE）几乎对其电导率无影响，却可显著改善其加工性能。云南铝业股份有限公司生产的含（0.3%~0.5%）混合稀土的高导电纯铝导线的电阻率为2.7654Ω·m，低于现行国家标准的规定值；它的电导率比国际电工委员会标准规定的电导率高1.4个百分点。上海电缆研究所与武汉电线有限公司研制的含（0.05%~.1%）RE的AI-Mg-Si系合金导线的电导率达到54%IACS，也比国际电工委员会标准的规定值高1.4个百分点。

　　向铝中添加锆可提高铝的再结晶温度、蠕变强度和耐热性能，含锆量低时，如含0.04%Zr的60TAI合金主要靠固溶效应起作用，而含锆量较高时，AI3Zr的沉淀起作用，如含0.3%Zr的XTAI合金就是这样。对XTAI合金必须进行长时间（100h）的高温时效处理，使细小的AI3Zr粒子呈弥散状态分布，以获得高的导电性与耐热性。

　　提高导线的耐热性能可以显著提高载流量与输电系统安全性，含锆的导线铝合金是日本研发的，现在日本的主干高压、输电架空线55%以上用的是60TAI合金线。该合金的电导率60.0%IACS，最低抗拉强度158.76 N/mm2，伸长率A≥2%，长期工作温度150℃，短期工作温度180℃，线材直径4.8mm。

　　上海电缆研究所与武汉电线有限公司生产的含0.01%Zr~0.4%Zr与<0.5%RE的铝合金导线（直径4.67mm）的连续使用温度可达150℃，为硬的铝绞线（H）的1.7倍，电导率（58%~60%）IACS，载流量为硬（H）铝绞线的1.5倍以上，适用于500KV超高压输变电线路及变电所母线，也可以用于城区电网改造与农用架空导线等，其耐热性能与日本TAI型铝合金线的相当。它在末时效状态的抗拉强度Rm为187.18 N/mm2，伸长率A 4.1%，弯曲次数9.20℃时电阻率0.02934Ω·mm2/m；时效处理后的抗拉强度Rm=183.65N/mm2，伸长率A=3.58%，弯曲次数12.20℃时电阻率0.02922Ω·mm2/m。

　　如果通讯电缆、线圈、汽车电线等多为软铜线，也用一部分软质铝线与铝合金线。北美洲在这些方面以铝代铜工作做得好，铝化率最高，已达70%以上，中国与他们之间还有较大差距。长峰高电导率合金

　　长峰集团通过产学研合作，经过连续4年的研制，终于开发出拥有自主知识产权的完全可替代国际同类产品的复合高电导率铝合金电力电缆，已于2012年实现大规模产业化生产。长峰集团采用新配方、新技术、新工艺研制的复合高电导率铝合金电力电缆经国家电线电缆质量监督检验中心检验，其各项主要指标达到同类产品的国际先进水平，特别在同类工程上可节约成本30%以上，可满足国内高速发展的电力、铁路、通讯等产业需求。

　　结束语

　　中国在发展铝合金方面粗略可分为三个阶段：新中国成立至改革开放（上世纪70年代末）基本上向苏联学习；上世纪80年代初至2005年（1980年~2005年）主要向工业发达国家学习，和他们在发展新合金竞技场上一同奔跑；2005年以后主要以独立发展新合金为主，与发达国家并驾齐驱，但在基础理论研究方面仍存在较大差距。

　　北京有色金属研究总院有研科技集团有限公司以熊柏青为首的研究团队发明的AI-Zn-Mg-Cu系高强高韧—低淬敏感性铝合金截至2018年6月12日，已获得全球12个工业发达与航空器主要制造国的专利，这在中国铝合金发展征程中有着重要的里程碑意义，中国已跻身世界高强韧航空铝合金先进国家行列。

　　工信部已将铝-锂、铝-钪合金等及其焊丝的发展作为今后的重点，宜集中力量，撸起袖子加油干，力争在不太长的时间内取得突破性的成就。作为新中国第一代铝业工作人员，笔者希望，当今的合金科技人员能在工信部铝合金发展理念指引下，经过几年的艰苦工作，砥砺前行，能够研制成功10多个有中国特色的可在美国铝业协会公司注册的新型铝合金。