【門窗幕墻網】俄羅斯聯合鋁業公司的低鈧AI-Mg合金

俄羅斯在開發含鈧鋁合金方面的技術居世界前列，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）鋁工業展覽會上俄羅斯聯合鋁業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。下面介紹一下超低鈧含量AI-Mg-Sc合金的主要優點：

成本較低

鈧是一種價格高昂的稀土金屬，合金的含量低，有利于降低產品生產成本。生產含鈧的合金的關鍵技術在制取品質優良的AI-Sc中間合金，而首先是提取純凈的Sc2O3，俄羅斯聯合鋁業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5xxx系合金的相當，熱影響區與焊縫的力學性能幾乎與基體材料的相等。鈧在合金內與AI形成多邊形的AI3Sc化合物質點，有極強的晶粒細化作用，其效果比其他任何細化劑的都大，對提高材料力學性能極為有利。

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境中工作，它的抗腐蝕性能幾乎與5083合金的相當。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先發展的新材料之一。

中鋁材料院于2018年2月與澳大利亞格倫蒂（CleanTeQ）公司、重慶大學鋁合金研究室簽署了鋁-鈧合金研發協議。根據協議，三方將開展“產學研用”系統合作，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、澳的頂級合金學者與專家，由兩位國家級“千人計劃”專家領導技術研發與實驗工作。

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；重慶大學鋁合金研究室在合金成分設計與析出相變理論、金屬材料強韌化機理、形變加工過程微觀組織結構演變規律等基礎科學領域有著系統深入的研究，積累了豐富的經驗和技術優勢。

本協議的成功簽署無疑將推進中鋁材料院在輕質結構材料開發上的技術創新，對中鋁集團在鋁-鈧合金產業布局上具有戰略意義，將推動鋁-鈧合金在中國航空航天器、輕量化汽車上的應用。

鈧是鋁及鋁合金最強有力的晶粒細化劑和有效的再結晶抑制劑，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

俄羅斯國家技術研究大學莫斯科國立鋼鐵合金院與俄羅斯聯合鋁業公司合作，利用新加工和生產工藝研發成功新型耐熱鋁合金，能確保汽車和航空航天器結構零部件在高溫下安全良好運轉。他們基于AI-Si系合金在室溫下有相當高強度性能，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，可用于制造形狀復雜且帶有最佳幾何參數的汽車、航空航天器結構件。

印度諾貝麗斯鋁業公司EvercanTM合金

諾貝麗斯鋁業公司（Novelis）是全球最大的平軋鋁產品（FRPs）企業。2014年11月公司發表公告稱，至2017年末公司所生產的罐身帶材將全部采用高品質再生EvercanTM合金生產，evercan可譯為“永久罐”“長生罐”或“埃弗罐”，表示這種罐全是用循環回收的廢鋁制造的，在美國循環一次的周期是120天。

這在全球是首次，可使生產的12盎司標準啤酒罐的再生鋁含量達70%，其罐身再生鋁含量達90%，而當前全世界生產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，諸如雷得哈啤酒公司（RedHareBrewingCompany）、雷得布里克啤酒公司（RedBrickBrewingCompany）、南行啤酒公司（SouthboundBrewingCompany）、第二獨立啤酒公司（SecondSelfBeerCompany）、希爾頓啤酒釀造公司（HiltonHeadBrewingCompany）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保意義，而且節能減排效應顯著。諾貝麗斯鋁業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（evercanend）。埃弗合金每循環一次僅燒損約2.5%，在使用過程中幾乎沒有損耗，除了個別的被當垃圾埋入泥土或被燒掉。

2015年2月末，諾貝麗斯鋁業公司稱，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的認可，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以來，制罐產業已有30年歷史，2015年的罐料產量也已超過60萬噸，可是至今還沒有一條真正工業意義上的廢舊鋁罐回收處理與再生成3104合金的生產線，這是我們與工業發達國家的最大差距，亟待補齊這塊短板。

諾貝麗斯AdvanzTM7000高強度鋁合金系列

該系列合金是諾貝麗斯鋁業于2014年研制成的，是專為汽車的安全組件研發，它的抗拉強度Rm比目前汽車工業廣為使用鋁合金的大2倍，可用于制造汽車保險杠系統、碰撞環和車門防撞梁等。與當前市場上的高強度鋼相比，NovelisAdvanzTM7000系合金能夠在確保乘客安全的同時，進一步減輕汽車的凈質量。該系列合金的推出，不但可滿足汽車工業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NovelisAdvanzTM7000系合金汽車板材。

諾貝麗斯鋁業公司在推出NovelisAdvanzTM系合金板材的同時，還與漢高公司合作研發成功先進的BonderiteN-NT8453粘接技術，它能夠提升汽車結構零部件的粘接強度，顯著延長粘接件的使用期限。

諾貝麗斯鋁業公司歐洲公司的再生汽車鋁合金RC5754諾貝麗斯歐洲公司（NovelisAG，在瑞士）與美洲虎（Jaguar）-路虎（LandRover）汽車公司合作，于2008年達成一項協議，共同開發廢鋁（汽車廠生產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再生板生產美洲虎汽車覆蓋件，諾貝麗斯鋁業公司謝爾軋制廠用再生鋁合金RC5754生產ABS。伯明翰美洲虎汽車公司及時將鋁合金廢料發運到瑞士軋制廠。現在此項目已完成，形成了完全的閉路循環，美洲虎汽車公司用RC5754合金ABS制造的JaguarXE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秀產品獎。

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）生產各項性能都合格的ABS是一項高技術工作，其中廢料預處理特別關鍵。

肯聯鋁業公司研發出高強度汽車鋁合金HSA6

據德刊2017年9月期《鋁》報道，肯聯鋁業公司（Constellium）研究出一種高強度6xxx系汽車鋁合金HSA（high-strengthalloys的縮寫），這類合金用于制造2017年版和2018版汽車，其中包括微型鄉下人車（MiniCountryman）。

用肯聯鋁業公司的新合金HSA6制造汽車防撞系統、白車身結構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，與用傳統合金相比，零件的質量可下降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。同時與傳統高強度鋁合金相比，它還有優秀的可回收性、可切削性與抗腐蝕性能。

用HSA6合金制造汽車結構零部件，除可使零部件的質量下降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，這對于保護結構如電池系統、冷卻系統及其它重要的結構與系統非常有益。鋁及鋁合金是一種很強的吸能減震材料，在車輛發生意外事故時，可對車輛的關鍵部位與人員起到有力保護作用。肯聯鋁業公司現在可向全球汽車制造企業提供最高強度的各種擠壓鋁材。

據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，碰撞系統產量有望提升65%，而白車身零部件的產量會翻一番，因為它們都是用鋁合金制造的。杜克公司在報告中還指出，從現在起至2028年，鋁在汽車中的用量會一直持續高速增長。

由于肯聯公司HSA6合金的優秀性能，使汽車零部件總質量大幅下降，取得了很好的節能減排效果，特別對今后電動汽車的發展將起不言而喻的促進作用，使它通過了AltairEnlightenAwards汽車輕量化創新獎組織的認證，并獲得RunnerUpintheEnablingTechnology獎。

現在，為了生產汽車結構鋁合金擠壓型材，肯聯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）建設了一個新的合資汽車結構鋁合金擠壓廠。

肯聯鋁業公司（ConstelliumN.V.）是一家美國公司，該公司原屬于加拿大鋁業公司。它在原加拿大鋁業公司工程產品集團基礎上研發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，有優秀的表面處理性能；UltralexTM系列是正在研發的有超高強度的合金，也是7021合金的優化與改型。7021合金的成分為（質量%）：Mg1.2~1.8，Zn5.0~6.0，Zr0.08~0.18，抗拉強度Rm=400N/mm2，與高強鋼的相等。

ABS的冷軋率一般要求達到85%。ABS用的常規鋁合金還有：2002、2117、2036、2037、2038、3004、5052、5182、6009、6010、6015、6016、6111等。除3004、5182鋁合金在O狀態下，5052合金在H32、H34狀態下應用外，其他合金均在T4狀態應用。

硬度媲美不銹鋼的高強度鋁合金

據2018年2月美國媒體TheVerge報道，美國科學家發明一種全新的鋁合金，它的強度、硬度與不銹鋼的相當，還有良好的塑性與高的抗腐蝕性。科學家對傳統鋁合金的組織結構進行了重新組合，還用激光對超薄鋁片和二氧化硅粒子進行處理，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性能，而且改善了它的熱穩定性。

美國鋁業公司的超強化表面處理的高強度鋁合金2013年美國鋁業公司向市場推出一種經“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500N/mm2，其薄板經“Prostrength”表面處理與陽極氧化處理后用于制造手機、3C產品、IT產品等的外殼及零部件，表面锃亮，色澤柔和誘人，經久耐用，抗蝕性強。

挪威格朗吉斯鋁業公司的無鎂管材合金

格朗吉斯（GRANGES）鋁業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，特別適合于生產多孔管材，成形性優良，釬焊性能優秀，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外加犧牲合金，以進一步改善合金的抗腐蝕性能。

該公司還于2016年研發出一種新的汽車鋁合金，用于制造2017年版汽車零部件，其力學性能接近7xxx系合金。傳統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10%。

結束語

俄羅斯聯合鋁業公司在研發AI-Sc合金方面居世界領先水平，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線，為研發與生產鋁-鈧合金提供了優越的前提，希望能盡快研制出一批有中國特色的鋁-鈧合金。

諾貝麗斯鋁業公司是世界最大的平軋鋁產品生產者與汽車鋁板帶生產、研發的領跑者，它在廢鋁回收、再生領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。