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铝合金锻造生产现状
2009级材料成型专业1班 康贤文
【摘 要】粉末冶金工艺的一般流程是：制粉、压实、烧结(包括热等静压、冷等静压等)、锻造、精加工。快速凝固、机械合金化以及其他粉末冶金(P/M)工艺被用来发展成分均匀的高强度、耐高温和抗腐蚀的新型铝合金，这是标准铸锭合金(I/M)工艺所做不到的。
【关键词】粉末冶金，铝合金，锻造
正文：
一、 前言
锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，锻压(锻造与冲压)的两大组成部分之一。通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。相关机械中负载高、工作条件严峻的重要零件，除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外，多采用锻件。
二、 正文
1.高强度预合金化粉末冶金铝合金
研究发现高强度预合金化粉末铝合金7090，7091，X7064，CW67和IN9021等，可用所有现有的锻压技术进行锻造，并能加工成各种类型的开式模锻件和闭式模锻件。这些合金的流动应力和变形行为与7075合金的差不多，所推荐的锻造温度与7010，7049，7050或7075合金的相同，而模具预热温度与表10相同。
快速凝固或合金化粉末可通过一些固结技术，例如真空热压或热等静压，制成各种大小的锭坯，其质量约从45kg到1360kg。在这种锭坯形式下，高强度预合金化粉末冶金合金通常可直接制成锻件，或是应用其他加工技术，例如轧制或挤压技术，加工成用于锻造的棒料或板材。应用预合金化粉末冶金技术制成的铝-锂合金要比工业用铸锭冶金7×系合金的价格贵得多的多，所以精密锻造是最经济有效的锻造方法。
高强度预合金化粉末冶金铝合金，一般热处理成T7×状态(固溶处理并稳定化处理状态)，以获得强度与断裂韧性，以及抗剥离与应力腐蚀破裂的最佳组合。预合金化粉末冶金铝合金在高强度水平下的抗腐蚀性远比铸锭冶金为好。至于高强度IN9021合金，通常对其锻件处理成T4状态(固溶处理并自然时效状态)。上述一些合金，鉴于它们的优良的综合性能，其锻件已在航空航天方面得到部分的工业应用。
2.抗腐蚀预合金化粉末冶金铝合金锻件
IN9052合金是一种中等强度预合金化铝合金，其力学性能与铸锭冶金法(I/M)5083合金的相类似，但具有优异的抗腐蚀性能。此合金在较低温度(小于370℃)下锻造，其流动应力和变形特性与5083合金相类似。如同高强度粉末冶金铝合金一样，IN9052合金也固结成锭坯，再经过挤压然后锻造。由于材料价格的原因，仍适用于采用精密锻造的方法。
3.耐高温预合金化粉末冶金铝合金锻件
几种快速凝固技术，包括雾化、离心熔铸和平面熔铸已用来发展一系列预合金化铝合金，这种合金具有大为改善的高温性能，超过了现有的铸锭冶金锻造铝合金，例如2219和2618合金，以及A201铸造铝合金。发展这些合金是为了在205～345℃温度范围内提供具有强化性能的锻件，这是现有铝合金达不到的。
由于这些合金的耐高温特性，从而发现很难将它们加工成锻件，其流动应力两倍于7075合金。推荐用于这些合金的锻造温度尚未完全确定，但通常在低于370℃温度下锻造，以便保持合金的显微组织特点。所有这些高温铝合金属非热处理型的，可通过弥散强化、中间化合物和加工硬化来改善其力学性能。
这些合金的加工历史还对其进一步加工表现出关键的作用。例如，有些合金在固结锭坯情况下不可锻的，而必须经过挤压或其他技术的初级加工。然而，当今的锻造工艺的研究工作表明，这些合金可以成功地由精致的闭式模加工，以及能加工成环形锻件，其中包括高精度的精密锻件。
用急冷凝固方法获得粉末可以大大扩大合金的固溶度，合金时效析出量增多，时效效果明显。急冷凝固粉末制成的硬铝合金，添加了Mg，Cu，Zn等大量固溶元素，在时效时析出微小第二相，其结果强度增加10%～25%，韧性增加20%，疲劳强度增加40%，比刚性增加30%，比强度增加20%，具有优良的机械性能。创造耐热铝合金时，必须获得大量的稳定的金属间化合物作为第二相，而一般方法获得大量金属间化合物是不容易的，只有通过急冷凝固才容易得到。
粉末冶金工艺的一般流程是：制粉、压实、烧结(包括热等静压、冷等静压等)、锻造、精加工。快速凝固、机械合金化以及其他粉末冶金(P/M)工艺被用来发展成分均匀的高强度、耐高温和抗腐蚀的新型铝合金，这是标准铸锭合金(I/M)工艺所做不到的。
2A80 旧称：LD8 　　
标准：YS/T 439-2001 　　
特性及适用范围：耐热锻铝。热态下可塑性稍低，可进行热处理强化，高温强度高，无挤压效应；焊接性能与2A70相同，耐蚀性尚可，但有应力腐蚀倾向，可切削性尚可。
化学成分：
硅Si：0.50-1.2
铁Fe: 1.0-1.6
铜Cu：1.9-2.5
锰 Mn:0.20
镁Mg：1.4-1.8
锌Zn：0.30
钛Ti：0.15
镍Ni：0.9-1.5
铝Al：余量
热处理工艺：
快速退火:加热350～460℃;随材料有效厚度不同,保温时间30～120min;空冷。2)淬火和时效:淬火515～525℃,水冷;人工时效165～180℃,8～14h,空冷。
锻造温度:380-480度
加热通常按截面厚度1mm的加热时间0.4-0.8min,可以保证铝合金达到预期温度a
目前，全球的铝价持续上涨，铝制品的需求量也不断地增加；因此，产品的制造工艺改善，将会成为企业的盈亏存亡的关键之一。铝制品锻造加工工艺及铸造工艺均可以在节省材料及加工上有极大的贡献；但是在产品的结构强度，及外观处理上，铸造工艺就略显不足。锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，锻压(锻造与冲压)的两大组成部分之一。汽车、航空两大领域中零件轻量化的需求促进了高强韧铝合金的研究，高强韧铸造铝合金材料近年来的研究进展，依据金属强化理论，提出了获得高强韧铸造铝合金材料的途径，并指出了进一步研究的方向。
铝合金锻造设备可分为下述四种形式：
（1）限制锻造力形式：油压直接驱动滑块的油压机。
（2）准冲程限制方式：油压驱动曲柄连杆机构的油压机。
（3）冲程限制方式：曲柄、连杆和楔机构驱动滑块的机械式压力机。
（4）能量限制方式：利用螺旋机构的螺旋和磨擦压力机。
为了获得高的精度应注意防止下死点处过载，控制速度和模具位置。因为这些都会对铝锻件公差、形状精度和锻模寿命有影响。另外，为了保持精度，还应注意调整滑块导轨间隙、保证刚度，调整下死点和利用补助传动装置等措施。
此外，根据滑块运动方式还有滑块垂直和水平运动(用于细长件的锻造、润滑冷却和高速生产的零件锻造)方式之分，利用补偿装置可以增加其它方向的运动。上述方式不同，所需的锻造力、工序、材料的利用率、产量、尺寸公差和润滑冷却方式都不一样，这些因素也是影响自动化水平的因素
轮合金轮毂，顾名思义为铝合金材质，它与传统钢材质轮毂比，主要有以下优势：
一、散热好：铝合金的传热系数比钢材大三倍。汽车在行驶过程中轮胎与地面以及制动盘与制动片的摩擦会产生出很高热量，这种情况会导致轮胎和制动片老化以及加速磨损，制动性能会因高温而急剧衰减，轮胎内气压也会升高存在爆胎隐患。铝合金轮毂相比钢制轮毂能够更快地将这些热量传导到空气中，增加了安全系数。
    二、重量轻：铝合金轮毂的比重小于钢制轮毂，平均每只比同尺寸钢制轮毂轻两公斤左右，除去备用车轮总共可减重八公斤；更轻的轮毂还可减少起步和加速时的阻力，两者共同作用使车辆更加省油。
    三、精度高：铝合金轮毂铸造的精密程度远高于钢制轮毂，失圆度及不平衡重较小；另外铝合金的弹性模数小，抗振性能优于钢制轮毂。这两项能有效减小车辆振动，驾乘更为舒适。
    四、更美观：铝合金在高温液体状态下流动性及张力比钢制轮毂好，后期抛光和电镀工艺使其能够制造出更美观多变的外型；表面抗腐蚀处理以及静电粉体涂装也让其历久如新。
三、结论
铝粉末冶金预成形坯适合于用锻造方法生产结构零件。锻造铝的预成形坯时，可热锻或冷锻，要在烧结坯上涂以石墨润滑剂，以使之在锻造时产生适当的金属流动。对于需要严格充满模膛的零件，推荐在300～400℃下进行热锻。锻造压力通常不高于345MPa。锻造一般是用封闭模进行的，因此，不会产生飞边，并且，锻造时仅只产生密实与侧向流动。普通锻件的切屑损失接近50%，而粉末冶金锻件不到10%。锻造的粉末冶金零件，其密度大于99.5%理论密度，强度比非锻造粉末冶金零件高40%～60%，疲劳耐久极限提高1倍以上。其他方面，与普通锻件相似。
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