第二节 铝镁加工
第二节 铝镁加工
一、铝合金熔铸
1985~1987年,东北轻合金加工厂卢治森、陈德林、高书成、彭学仕等完成“六五”国家科技攻关项目“铝及铝合金熔体净化和铸造新技术研究”。在引进、消化和吸收美国SNIF净化装置和技术的基础上,完成铝熔体陶瓷管过滤净化、玻璃丝布过滤净化,连续吹气精练,以及新型晶粒细化剂的研制与应用,使铝合金铸锭中的氢、夹杂物含量和铸锭晶粒度达到20世纪80年代初国际同类产品水平。系统地研究了多规格矮结晶器铸造,圆锭和空心锭同水平热顶多模铸造,扁锭隔热膜和实心圆锭横向铸造等先进工艺技术,陆续取代老式铸造工艺,显著提高了铸锭冶金质量和生产效率,1987年获中国有色金属工业总公司科学技术进步奖二等奖。
1986~1990年,东北轻合金加工厂魏宝昌、曲贵珍、卢治森、张洪声等与北方工业大学、华北铝加工厂有关人员合作完成中国有色金属工业总公司科技局下达的“七五”科技攻关项目“铝熔体电磁搅拌新技术研究”。对电磁搅拌原理、电磁搅拌器理论计算、功率选择、结构形式、冷却方法、耐火材料的材质和生产等方面做了大量的试验研究,研制成具有中国特色、适用性好的DJQ—1型炉内电磁搅拌装置。该装置结构简单、合理和适用,在东北轻合金加工厂生产中正式应用。主要技术指标: ①熔池内铝熔体温度均匀,温差由搅拌前的70℃~80℃降低到5℃以下;②合金化学成分均匀;③电磁搅拌避免了机械搅拌带入的杂质,有助于保证高纯铝及铝合金的纯度;④提高熔化效率16.04%,煤气单耗降低24.7%;⑤减少金属烧损,金属实收率提高1%。1991年获中国有色金属工业总公司科技进步奖三等奖。
1991~1993年,东北轻合金加工厂贾绍箕、赵玉琛、张万金、赵长春、候振庆等研制内燃机车用高硅活塞铝合金。对4032(LD11)铝合金熔体变质处理工艺、铸锭均匀化退火工艺等进行了研究,解决了钠变质处理有效期短、效果不稳定的技术难题,改善了产品的组织和塑性。用该合金铸锭挤压生产的4032铝合金棒材耐磨性好、热膨胀系数低、体积稳定性好,经大同机车厂复验,产品质量达到美国ASTMB247标准的要求。用该材料加工成的内燃机活塞可替代进口产品,实物质量达到美国CE公司CSOE37的技术要求,已在铁路内燃机车上正式装车使用,还为第三代坦克、潜艇和汽车用活塞选材提供了优质铝合金材料。该项成果1995年获中国有色金属工业总公司科技进步奖二等奖。
二、铝合金板带箔新技术
1980~1996年,东北轻合金加工厂董守信、王福义、刘守运、冯德明、杨志强等研制真空蒸发沉积特薄铝箔。该项目主要在真空状态下,通过控制实物三态(固态、液态、气态)的形成条件,生产出厚度为0.001~0.005毫米的铝箔。它一改生产铝箔的常规方法—轧制法,生产出比轧制法铝箔更薄的产品,并大大降低生产成本。真空蒸发沉积特薄铝箔是原子能工业用的一种重要材料,主要用于测试核反应时射线强弱的过滤片。在研制中对真空蒸发炉进行改进,对蒸发温度、蒸发速度与沉积厚度的关系进行重点研究。该项成果1997年获中国有色金属工业总公司科技进步奖二等奖。
1983~1995年,东北轻合金加工厂贾绍箕、马承志、陈兴利、周江、吕新宇等研制空调机散热器专用铝箔。该项目经过3年的系统试验研究,生产相当于美国1100-O和日本A1050P-H24材料的L5-1ME和L3Y2新型铝箔,各项技术指标都达到了Q/S706、Q/QC727-88的要求。这两种箔材经实用考核,质量稳定、性能优良,与进口铝箔对比测试的性能相当,已达到国际同类产品的水平,替代进口材料,填补国内空白,1997年获黑龙江省新产品一等奖。
20世纪80年代中期,化工部胶片二厂从英国引进铝质PS版生产技术,从美国引进设备,建立中国第一条铝质PS版生产线,于1988年正式投产。PS版的板基世界上普遍使用1050-H18铝板制作,要求板材厚度公差小,表面无任何缺陷,板形平整,内部组织均匀和表面光洁。为了实现此材料的国产化,1987~1988年,东北轻合金加工厂卢治森、马承志、张洪声、孙国庆、宋成志等采用电炉直接熔炼、对熔体除气过滤等熔铸新技术;高温热轧卷取并在具有AGC、AFC自动控制系统和全油润滑的高速冷轧机上进行轧制;采用先进的拉伸弯曲矫直法对带材矫直,保证了产品的质量。生产的PS版用1050-H18板材达到或接近国外同类产品质量水平,居国内领先地位,填补该产品在国内的空白,1992年获黑龙江省科技进步奖二等奖。
1987~1993年,东北轻合金加工厂邹振楚、于万高、汤吉生、隋志凡、江志邦研制蜂窝结构用LF2铝合金箔。该箔材要求厚度薄、强度高、耐蚀性能好。经过几年研制,制定了内控化学成分标准;研究和确定了熔铸、热轧、冷轧工艺制度;铝熔体采用陶瓷管过滤和N2-Cl2混合气体精炼。箔材产品实物质量达到了用户的使用要求,该箔材经用户涂胶、多层叠合、拉拔成型等工艺,制成蜂窝结构,用于军用飞机和航天器的电器上。1999年获黑龙江省科技进步奖三等奖。
1988~1989年,东北轻合金加工厂邹振楚、马承志、宋成志、孙国庆、周强、黄旭东、马宝伟等完成“防盗瓶盖用LT98铝合金带材工艺研究”。LT98铝合金带材是瓶用的新型包装封口材料,具有美观、易开启、拧断后不能复原,使内包装物不能更换、盗取等优点,被国内外广泛用于饮料瓶、酒瓶、药品瓶等封口包装上。该厂采用N2-Cl2混合气体对熔体除气、除渣,高温热轧、热卷取等新工艺,在具有AGC和全油润滑系统的冷轧机上进行冷轧制。生产的带材质量达到日本和瑞士同类产品的水平,填补国内空白,1992年获中国有色金属工业总公司科技进步奖一等奖。
1988~1997年,东北轻合金加工厂肖亚庆、周江、马承志、郭焕林、海潮智研制电解电容器高压用铝箔。按照制定的生产工艺生产出高压阳极用铝箔,经用户真空退火后进行腐蚀、赋能制成的化成箔,其比电容高且稳定,达到国际先进水平,在国内处于领先地位, 1998年获中国有色金属工业总公司科技进步奖二等奖。
1989~1993年,东北轻合金加工厂王林德、刘继慎、冯正海、邹毓娴、王玉兰等研制“东方红三号”卫星用蒙皮特薄板。2A12-T4(LY12CZ)铝合金0.3毫米×1 320毫米×2 500毫米特薄蒙皮板是“东方红三号”通信卫星通信舱结构件的关键材料之一,是国家“867”工程专用材料。2A12-T4铝合金特薄板材具有较高的强度、较高的淬火一自然时效强化性能、较好的抗腐蚀性能和抗疲劳性能,其化学成分、冶金质量、力学性能、表面质量及不平度等各项指标均达到了使用要求,用于两颗卫星的制造。整星的静、动力学试验表明,该材料的实物质量达到国外同类产品的水平,填补国内2A12-T4特薄板的空白,为中国航空航天工业做出了贡献,1994年获中国有色金属工业总公司科技进步奖三等奖。
1992~1993年,东北轻合金加工厂、哈尔滨工业大学的毛翔、李利、刘雪松、何建伟、韩德光、万鑫、王涛等完成“铝合金预拉伸板的应力研究及其应用”。该项目在国内率先较完整和系统地研究了铝合金预拉伸板的应力理论,并在生产中应用,解决了板材在机械加工过程中产生弯曲变形的问题,达到国际先进水平,1997年获黑龙江省冶金系统科技进步奖一等奖。该技术在生产中应用后,使铝合金预拉伸板达到国际先进水平,并赢得美国、英国、法国和韩国等国用户订购,同时也为中国航天航空工业新机型的研制与开发及降低制造成本创造了条件。
1993~1997年,东北轻合金加工厂陈兴利、梁岩、王国平、王涛、师建军、柴建海等研制散热器翅片用铝箔。该产品主要用于空调器的蒸发器和冷凝器,起冷热交换作用。为了满足空调器的小型化、高效化、低噪声发展的需要,对空调器箔的化学成分、组织细化、中间退火工艺、冷轧工艺和成品热处理制度进行了反复试验,生产出满足市场需求的厚度薄、强度高、空调器箔系列产品,向市场供货3万多吨,替代进口产品,1998年获黑龙江省优秀新产品一等奖。
1994~1999年,东北轻合金加工厂周江、孙荣滨、王学书、王立娟、马保伟等研制轿车车门用5754M铝合金板材。完成了该合金板材化学成分的选择、优化、标准化及其控制技术的研究;熔炼、铸造工艺研究;热、冷轧道次分配率的最佳设计;热处理工艺研究。产品实物质量达到国外同类产品技术标准和实物质量的先进水平。该产品的研制成功,可替代进口产品,改变了中国完全依赖进口5754M铝合金板材的局面。2000年获国家重点新产品证书,2002年获黑龙江省科技进步奖三等奖。
1996~1998年,东北轻合金加工厂肖亚庆、周江、孙海安、马保伟、尹志民、史文方等与中南工业大学合作研制汽车换热器用铝合金复合箔。该铝合金复合箔是由基体铝–锰–X合金和包覆层铝–矽–Y合金复合而成,是制造汽车空调器等热交换器散热翅片的关键材料。由于热交换器生产厂家的翅片成形工艺、钎焊工艺等对复合箔的力学性能、组织和包覆率、尺寸精度等方面要求很高。经科技人员历时3年的深入研究,研制成两种基体合金和6种包覆层合金复合箔,状态有H1n、H2n系列,常用规格为(0.1~0.2)毫米×(16~300)毫米×〖WTBX〗L〖WTBZ〗毫米卷材,填补国内空白,产品质量达到国际先进水平,1999年获中国有色金属工业局科技进步奖二等奖,2000年获国家科技进步奖二等奖。
1998~2000年,东北轻合金公司王涛、唐伟、王显明、徐涛、唐明君等制订《表盘及装饰用铝板行业标准》。该标准—YS/T242-2000是中国有色金属行业标准,用于指导生产表盘及装饰用纯铝板,标准规定了产品的状态、规格、尺寸、检验方法等规范,在确定厚度范围时慎重考虑了用户的使用情况,规定厚度范围为0.3~4.0毫米,其允许偏差达到日本JIS H4000标准的水平。该标准于2000年10月1日实施。该标准达到或超过国外相关的先进标准,国内所有表盘及装饰用纯铝板生产厂家全部采用该标准,2003年获中国有色金属工业协会科技奖三等奖。
1998~2001年,东北轻合金公司王涛、吕新宇、王学书、张华、唐明君、唐伟等研制5083铝合金板材。在3年多的研制过程中,完成钠脆机制及钠消除手段的研究,有效地解决了5083铝合金热轧开裂问题;应用正交实验解决了规定非比例伸长应力不稳定的问题;研究该合金板材晶内腐蚀、应力腐蚀,提高了其抗腐蚀性能;研究板材拉伸工艺;研究5083铝合金板材的热处理制度;生产出符合EN485标准要求的板材。工业规模生产的产品经国内外用户检测、使用,证明其质量达到了国际先进水平。5083铝合金板材强度高,塑性好,具有较好的抗腐蚀性能,且易加工,其综合性能优良,主要应用于国内模具制造业、造船业、运输业,是制作模具、船板、船外壳、燃料储存罐等的重要材料,完全可以替代进口产品,而且还大量出口。2002年获黑龙江省科技进步奖一等奖。
新型空分设备的热交换器装置全部由铝板带钎焊而成,随着产品的更新换代,空分设备的能力不断增大,对铝板带的技术指标要求越来越高,换热器制造工艺也越来越复杂,特别是热交换器散热翅片所需的3003-0铝合金带材,在焊接时常出现倒状、熔化现象。1999~2001年,东北轻合金公司马保伟、吕新宇、刘桂云、张雨平、刘显东、于帆等试制空分设备用铝合金带材。其技术指标达到或超过国外同类产品水平和国标GB/T8544–97的规定,完全满足美国ASTM-B209-92的标准规定,2003年获黑龙江省新产品奖二等奖。
同期,东北轻合金公司马宝伟、梁岩、刘桂云、杨志强、冯正海等研制钎焊式热交换器用铝合金复合箔。铝合金复合箔是制造汽车空调器等热交换器散热翅片的关键原材料,它由芯材铝-锰-X合金和皮材铝-矽-X合金经高温热轧复合而成。经过几年来的技术攻关,解决了复合箔生产的一系列关键技术,研制和优化了熔铸工艺、均匀化退火工艺、热轧工艺、冷轧工艺、中间退火及成品剪切工艺等,制订了完整的操作规程和产品验收标准。生产的多品种、多规格复合箔的质量符合日本JISZ3263-1992标准,实物质量达到国际先进水平,填补国内空白,改变了中国汽车空调器行业在复合箔方面依赖进口的局面,2003年获中国有色金属工业协会科技进步奖二等奖。
1999~2002年,东北轻合金公司钟利、江志邦、梁岩、李亚红、刘海付、王国军、王学峰等研制名片用0.15毫米 PS版基用铝箔研制。名片用0.15毫米 PS版基用铝箔与常规PS版基(>0.27毫米)相比,厚度大幅减薄,与之相对应的板形、表面质量等工艺控制难度很大。通过大量的试验,得出了名片用0.15毫米PS版基铝箔在表面、板形等方面的主要控制参数;对材料的显微组织进行了深入研究,制定了熔铸、热轧、冷轧、剪切的一整套工艺制度,实现了规模生产。产品的实物质量达到国际先进水平,填补国内空白,2005年获黑龙江省科技进步奖二等奖。
2000~2003年,东北轻合金公司梁岩、韩冰、王国军、王学锋、唐明君、王显明、徐涛等研制5052合金高精板带材。5052合金高精板带材的厚度、长度、宽度的精度偏差要求高,表面质量要求也高。所研制的5052合金高精度板带材材质轻、精度高,适用于自动化加工中心加工,而且耐腐蚀性能、焊接性能好,生产成本低,得到广泛应用。产品的技术指标和实物质量都达到国际同类产品的先进水平,2004年获黑龙江省科技进步奖三等奖。
同期,东北轻合金公司钟利、杨志强、张华、梁岩、聂波、何振波等研制大规格7B04铝合金预拉伸厚板。大规格7B04铝合金预拉伸厚板主要用于中国新型军用飞机的壁板、隔框、翼梁等结构件。该合金板材热处理后不仅有较高的静强度和刚度,而且还具有较好的抗应力腐蚀能力、较高的疲劳强度和较好的断裂韧性,为材料在恶劣的工作环境下长时间安全可靠的工作提供保证。课题组研究了该预拉伸厚板的熔铸、锻造、轧制、预拉伸、热处理工艺,设计了440毫米厚扁铸锭的结晶器,解决了7B04合金的成分配比、铸造裂纹、板形控制、应力分布、热处理等关键技术,以及用户使用过程中机械加工变形等难题,确定了大规格7B04预拉伸厚板的生产工艺制度,采用国内首次引进的国际先进水平辊底式淬火炉对厚板进行热处理。产品满足了J11B国产化要求,确保国家重点工程顺利进行,2005年获中国有色金属工业协会科技进步奖一等奖。
2001~2003年,东北轻合金公司梁岩、马保伟、赵永军、苏堪详、于帆等完成“δ0.3毫米厚钎接用铝合金板的研制及应用研究”。课题组通过对合金的化学成分及铸锭均火、4004热轧板与3A21铸锭复合加热、退火制度的研究,解决了复合箔生产中一系列关键技术,优化了熔铸、均火、热轧、冷轧、中间退火、成品剪切等工艺参数等,制订出完整的生产操作规程和产品验收标准。研制的0.3毫米厚钎焊板的厚度、包覆层、延伸率均符合与用户协议中的要求,满足了军工部门的需要,2005年获中国有色金属工业协会科技进步奖三等奖。
2002~2004年,东北轻合金公司吕新宇、梁岩、刘桂云、江志邦、李亚红、唐明君、王国军等研制空调器散热片用铸轧1B30铝箔。随着空调工业的发展,用户对空调器散热片用铝合金箔材的厚度、宽度、力学性能和深冲性能要求更加严格。所研制的空调器散热片用铸轧1B30合金箔材具有良好的成形性,其组织和性能均匀,冶金质量好;用铸轧1B30合金箔材生产的空调箔翅片,各向异性小,冲制翅片时易成形,不产生裂纹,胀管时不产生叠片,压弯时不倒片,并且与同类空调器散热片用铝合金箔材相比,其生产制造成本低,技术指标和实物质量都达到同类产品的国内先进水平,填补国内空白,2005年获黑龙江省科技进步奖三等奖。
三、铝合金管型材锻件
1971~1987年,东北轻合金加工厂高云震、邱万德、浦水根、张云发、刘景义等研制铝合金管材冷挤压工艺。冷挤压法与传统的热挤压法相比,生产流程缩短2/3,能耗降低1/2,生产效率提高2倍,生产设备少投资1/2,而且产品的表面质量、尺寸精度和力学性能都达到相应的标准要求。采用冷挤压工艺先后试制、生产了11种铝合金(纯铝、LF21、LF2、LD2、LT24、LY11、LY2、LC4、150、5056、6063)、20余种规格(最小的为直径18毫米×1.0毫米,最大的为直径50.4毫米×1.1毫米)的管材,其中包括铝合金自行车车架用5056合金管、6063合金波导管、150铝合金钻探杆等。冷挤压工艺填补国内空白,1988年获中国有色金属工业总公司科技进步奖二等奖。
1977~1988年,东北轻合金加工厂孙贵信、张万留、王孙文、侯振庆、蔡文斌等研制直八直升机尾桨大梁型材。其特点是外形大、壁薄、尺寸精度要求严,表面质量、焊合质量、晶粒度、力学性能等要求高。采用LD2铝合金生产这种型材,必须采用大舌型模挤压生产,这种模具的加工工艺很复杂。科技人员对熔铸铸锭、挤压模具、挤压温度、挤压速度和热处理制度等进行了反复试验研究,最终确定了稳定的生产工艺,生产出合格的产品,各项性能指标达到国际先进水平,填补国内空白,为中国航空工业的发展做出了贡献,1989年获中国有色金属工业总公司科技进步奖三等奖。
20世纪80年代以前,中国纺织行业一直从国外进口经编机用铝合金整体盘头。为了实现国产化,1985~1995年,东北轻合金加工厂韩成福、郑宗默、朴正基、李富秋、邹京滨等选用强度很高、焊接性能良好的LC10铝合金,研究熔铸、锻压、机加、焊接、热处理、氧化着色等工艺,对试验结果经过多次优化筛选,生产出符合设计要求的经编机用铝合金整体盘头。该产品具有重量轻、强度高、尺寸精确、表面美观、耐磨性好等优点,尺寸精度达到美国标准ASTMB247的规定,实物质量达到德国同类产品水平,填补国内空白,解决了中国新型纺织经编机部件配套的问题,为国家节约大量外汇,1996年获黑龙江省科技进步奖三等奖。
1986~1987年,东北轻合金加工厂浦水根、李秀全、关荣生、王世文、张铭等研制1.5 吨矿车单层双车单绳轻合金罐笼。首先研制出制作罐笼的157高强度铝合金锻件、挤压材、板材,并经过多层次防腐蚀处理,再用铰制孔螺栓连接法,将其组装成轻合金罐笼。与钢结构罐笼比较,不仅重量轻(比钢结构罐笼轻2.66吨),而且耐腐蚀、更换方便,延长了使用寿命。特别是采用东北轻合金加工厂专为井下沼气环境研制的157高强度铝合金制造罐笼,可杜绝矿井下因碰撞火花引起的瓦斯爆炸等不安全因素。该产品1989年获中国有色金属工业总公司科技进步奖三等奖。
1986~1990年,东北轻合金加工厂刘淑玲、邱万德、杨桂琴、卢治森、藤秀春、刘秀中等完成国家“七五”重点科技攻关项目“高精度6063铝合金波导管研究”。课题组采用冷挤压一次成型新工艺和组合模热挤压、加大变形量冷轧、冷拉工艺制取圆管坯,使圆管坯壁厚偏差达到±0.05毫米,满足了高精波导管用圆管坯的要求;利用正交试验法确定了管坯最佳热处理方案,增加管坯的塑性,改善拉伸成型性能;设计合理的模具结构,确定最佳技术参数,归纳出十几个模具参数计算公式;确定新模具的加工方法,提高模具的精度,使波导管的精度达到0.01毫米。该项成果现已被航空航天部正式用于“HQ-7号”定型产品和其他馈线传输,1991年获中国有色金属工业总公司科技进步奖三等奖。
1991~1999年,东北轻合金加工厂徐忠艳、李念奎、张宏伟、左宏卿、王凤春等研制高强高韧7175铝合金大型锻件。该产品填补了国内空白,产品质量达到国际先进水平,锻件的纵向抗拉强度不小于448牛顿/平方毫米,屈服强度不小于372牛顿/平方毫米,相对延伸率不小于8.0%,断裂韧性(KIC)纵向不小于33.0 兆帕·米1/2、横向不小于27.5兆帕·米1/2、高向不小于23.1 兆帕·米1/2, 满足了国防工业的需要。该材料具有较高的强度和断裂韧性,取代LC9CGS1铝合金锻件应用在战略导弹和飞机上,为新型导弹和飞机提供新的选择材料,对促进国防工业发展起到积极作用,2000年获黑龙江省科技进步三等奖。
1992~1997年,东北轻合金加工厂周江、张文、韩秀坤、张万金、刘贤能、孙贵信等研制出口自行车用7005合金拉(轧)制管材。研制过程中,对合金的熔铸、挤压、拉伸(轧制)工艺,热处理制度及材料的应力腐蚀性能等进行了重点研究,解决了该合金熔铸过程中易产生铸造裂纹的难点及锆元素添加方式和实收率偏低的问题及各种规格管材T6状态易产生应力腐蚀开裂的问题。该产品填补国内空白,已在西安金宝机械有限公司和天津正阳车业有限公司大量使用,用此种管材生产的高档车架已出口到欧洲和东南亚等国家,赢得了很好的声誉。由于这种铝合金管材具有好的热加工和冷加工工艺性能,强度和刚度较高,被推广应用到机车车辆、汽车制造业等领域。1998年7月获中国有色金属工业总公司科技进步奖三等奖。
1993~1999年,东北轻合金加工厂肖亚庆、吕新宇、周江、王国军、唐明君、王涛、张万金等编写《军用铝合金、镁合金挤压型材截面手册》。在1981年东北轻合金加工厂编写《铝合金型材图册》之后,近20年国内没有统一的型材图样手册。编写组人员做了大量调研和收集工作,对近1万份图纸进行了分析、筛选,最后将1 771个规格、588种军用铝合金、镁合金型材截面图样编入手册中。该“手册”中的军用铝合金、镁合金型材截面数量之多、涉及范围之广、规格之全为中国首次,为中国军用标准系列的制定创作了条件。2002年获中国有色金属工业协会科技进步奖三等奖。
1994~1997年,东北轻合金加工厂公司刘丽英、王国军、左宏卿、王涛、王铭霁、邵玉田、耿长春等研制铝合金风动工具管材。选用2A11铝合金,对熔铸、热挤压、冷拉伸及热处理工艺进行深入研究,生产出铝合金风动工具管材。它具有足够的强度,良好的抗疲劳和抗腐蚀性能(性能指标高于日本JISH4080标准中2017合金的要求),精确的内孔尺寸(尺寸公差严于美国ASTM B221M标准的要求),以及优良的内外表面质量。该管材填补国内空白,可应用于矿山机械、机器制造、矿山开采等行业,使其装备轻量化,2000年获黑龙江省科技进步奖二等奖。
1995~1997年,东北轻合金加工厂陈兆义、张万金、杨志强、冯正海、李富秋等研制921工程用超大型铝合金滚锻环。921工程是中国航天工业的重点工程,是中国首次实施的载人航天器研制工程,工程中主要承力结构件超大型LD10-CYS铝合金锻环规格为直径2 900毫米/直径2 700毫米×120毫米。制品的各项性能指标完全满足了921工程的要求,开辟了超大型锻件生产的新途径,填补中国航天工业用超大型铝合金锻件生产的一项空白,2001年获中国有色金属工业协会科技奖二等奖。
1998~1999年,东北轻合金公司吕新宇、左宏卿、王国军、吴欣凤等与中国有色金属华南产品质量监督检验中心、广东兴发铝型材公司、广东坚美铝型材厂、澜石铝型材厂的有关人员合作,制订GB/T5237-2000《铝合金建筑型材》国家标准。该标准适用于6061、6063、6063A铝合金建筑型材。2000年7月24日由国家质量监督局发布,2000年12月1开始实施,已广泛应用于建筑物的门窗和幕墙及仪器、仪表、家电、车辆制造等行业。2002年获中国有色金属工业协会科技进步奖二等奖。
1998~2000年,东北轻合金公司梁岩、王国军、刘丽英、金龙兵、王涛修订GB/T4437.1-2000《铝及铝合金热挤压管 第一部分:无缝圆管》标准。该标准规定了铝及铝合金热挤压圆管的合同内容、实验方法、包装等项内容,适用于一般用途铝及铝合金热挤压无缝圆管。于2000年6月9日由国家质量监督局发布,2000年11月1日实施,已广泛推广应用。该标准2003年获中国有色金属工业协会科技进步奖三等奖。
同期,东北轻合金公司梁岩、王国军、刘丽英、金龙兵、王涛、唐明军负责制订GB/T6893-2000《铝及铝合金拉(轧)制无缝管》国家标准。该标准规定了铝及铝合金热挤压无缝管的合同内容、实验方法、检验规则、包装等,适用于一般用途铝及铝合金热挤压无缝管,可广泛应用于农业、化工、电力、纺织、建筑、机械等部门。2000年6月9日由国家质量技术监督局发布,2000年11月1日开始实施。本标准于2003年12月获中国有色金属工业协会科技进步奖三等奖。
1999~2000年,东北轻合金公司钟利、王涛、姜文举、江志邦、刘丽英等研制农业喷灌用铝合金管道。采用组合模挤压—喷水淬火—整径—人工时效的生产工艺,生产出6B63铝合金直径76毫米×1.0毫米的输水管道用管材,同时采用金属型铸造法生产了喷灌接头与之配套。整套管道产品具有材质轻,精度高,不怕磕碰(抗拉强度不小于230牛顿/平方毫米、屈服强度不小于195牛顿/平方毫米),耐蚀性好(晶间腐蚀不低于2级),安装拆卸方便等优点。技术指标和实物质量都达到国际先进水平,得到广泛应用,2002年获黑龙江省科技进步奖三等奖。
1999~2003年,东北轻合金有限责任公司钟利、吕新宇、张宏伟、金龙兵、王国军、刘维洲、苏堪祥等研制机轮用铝合金轮毂。研制的铝合金轮毂模锻件用于中国研制新型自行火炮机轮,试制出的锻件质量、组织、性能完全达到用户的设计要求,2004年获黑龙江省科技进步奖三等奖。
2001~2003年,东北轻合金公司杨志强、石永生、刘显东、何振波、卢载浩、秦丽艳等研制CAB-1高纯高精铝合金管材。课题组通过对俄罗斯铝材实物进行试验研究,确定了直径25毫米×0.5毫米铝合金管材的成分范围及性能指标;通过大量的试验研究工作,制定出CAB-1高纯高精铝合金管材的最佳成分及熔铸挤压拉伸工艺制度和矫直方法。试制满足用户要求的CAB-1高纯高精铝合金管材,同时为其的批量工业性生产提供技术保证,2005年获中国有色金属工业协会科技进步进步奖三等奖。
同期,东北轻合金公司钟利、江志邦、许晨玲、冯正海、郑祥健、金云鹤、孙荣滨、王丽等研制长孕育期铝合金6A51挤压带板。6A51铝合金挤压带板用于制造航天电连接器,不可用其他材料替代。通过试验研究确定了32毫米×15毫米×2 000毫米和44毫米×15毫米×2 000毫米6A51铝合金挤压带板的成分范围及性能指标;确定了最佳熔铸、挤压和热处理工艺制度。试制的产品各项性能均达到科研协议的技术指标,经用户复验合格。研究获得的各工艺参数、技术数据,为该材料的工业性批量生产提供可靠的技术保证,2005年获中国有色金属工业协会科技进步奖三等奖。
2003 ~2004年,东北轻合金公司王涛、张万金、杨志强、聂波、刘显东等研制7A52铝合金锻造件与挤压件。本研究课题系军工用铝合金材料涉及7A52铝合金锻件、挤压型材和管材,规格多,技术指标和材料,内部质量要求严格,每种产品的工艺不同。课题组对7A52合金成分优化及其圆铸锭、锻件、挤压材的生产工艺技术进行了深入研究,确定了熔铸、挤压、锻造、热处理工艺参数,完成了各项性能组织检验。7A52铝合金锻件和挤压材,各项性能指标和内部金相组织均达到科研协议的要求,可实现两栖装甲突击车内结构件、承力件材料的更新换代,同时可应用于其他型号的装甲车及坦克,对提高这类武器的战技性能有十分重要的意义。该项成果2005年获中国有色金属工业协会科技进步奖二等奖。
四、铝镁粉制粉
(一)铝镁粉新产品
1988年,东北轻合金加工厂采用球磨烧结技术在氮气保护下,通过控制片状铝粉在球磨机内的氧化,使铝粉烧结成颗粒状,研制成功黑铝粉。黑铝粉具有油脂含量低、松装密度高、表面有致密氧化层保护的特点,主要应用于粉末冶金、高级礼花等行业。该产品达到国外同类产品先进水平,填补国内一项空白,1989年获得中国有色金属工业总公司科技进步奖三等奖。
1990~1992年,东北轻合金加工厂使用黑龙江省石油化学研究所提供的合成石蜡作为助磨剂,采用氮气保护、球磨工艺研制成亲水性发气铝粉。产品具有不需脱脂即可与水性混凝土浆混合的特点,应用于加气混凝土砖制造行业,产品达到20世纪90年代国外同类产品先进水平,填补国内一项空白,1995年获得黑龙江省科技进步奖三等奖。
1999年,东北轻合金公司受山西省江阳化工厂(代号七六三厂)的委托,采用铣削、筛分、混配方法,研制成功P式单兵云爆弹专用镁粉。该产品具有粒度分布范围宽、活性高、燃烧时间长的特点,用于P式单兵云爆弹,为中国的兵器更新提供了材料保证。
2000~2001年,东北轻合金公司采用复化铝原料生产烟花用铝粉取得成功。该产品用硬脂酸及烷烃基蜡作研磨添加剂,铝粉的质量达到国内先进水平。
2002~2003年,东北轻合金公司采用空气雾化法研制成铝-硅-钙合金粉。该产品是生产泡沫铝的主要原料,通过粉末的冶金化处理,生产出内层有孔洞的铝材,进一步使铝合金板材轻量化,并且避免了常规铝合金板有电磁反射的问题。该材料为中国军用选材提供有利条件。
(二)铝镁粉国家标准
1988年,东北轻合金加工厂孙荣滨、梁乃昌等负责起草国家标准GB2083-89《涂料铝粉》、GB2085-89《易燃铝粉》、GB2086-89《易燃细铝粉》。国家技术监督局于1989年3月31日发布,1990年2月1日实施。
1991年,东北轻合金加工厂梁乃昌、卢兴福、关文祥、李春魁、黄永青等与中国航空工业总公司四院四十六所共同起草国家军用标准GJB1738-93《特细铝粉规范》。其内容包括主要标准及三个附录:A 光透过法测定粒度分布试验条件;B 氧化还原法测定活性铝;C铜试剂(DDTC)光度法测定铜量。该规范经国防科学技术工业委员会批准,1993年9月30日发布,1994年6月1日实施。
2001年,中国有色金属工业标准计量质量研究所与东北轻合金公司等单位共同起草国家标准GB5149.1-2004《镁粉 第1部分 铣削镁粉》。该标准由中国有色金属工业协会提出,中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会于2004年5月8日共同发布,2004年10月1日实施。同年,东北轻合金有限责任公司韩书超、石广福、宋晓辉、王雪玲等负责起草国家标准GB/T4107-2004《镁粉松装密度的测定 斯科特容量计法》、GB/T4108-2004《镁粉和铝镁合金粉粒度组成的测定干筛分法》、GB/T5150-2004《铝镁合金粉》。该标准由中国有色金属工业协会提出,中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会于2004年4月30日共同发布,2004年10月1日实施。
(三)铝镁粉检测
1990~1992年,东北轻合金加工厂制定亲水发气铝粉发气速度和浸水时间的测定方法,规范了亲水发气铝粉的测定条件。该测定方法为国内首创,填补了国内一项空白。同期,东北轻合金加工厂参考水泥的检测方法制定了亲水发气铝粉比表面积的测定方法,提出了用GB3173检测方法进行标准物质比表面积的测定,并以测定结果作为标准数据对比表面积仪进行校准,再进行样品比表面积的测定。该测定方法规范了亲水发气铝粉比表面积的测定条件,为国内首创,填补了国内一项空白。
2000~2002年,东北轻合金公司根据烟花铝银粉使用的特点,制定了烟花铝银粉点燃时间的测定方法,规范了烟花铝银粉的测定条件。该测定方法为国内首创,填补国内一项空白。
五、铝合金新材料
1984~1986年,东北轻合金加工厂王奎民、高景林、高云震、蒋筑君、李树林等研制705中高强可焊铝合金,经中国人民解放军89001部队验证,各项指标达到协议规定的要求,并与德国AlZnMg1合金的性能基本相当。705合金的研制成功,使中国人民解放军在舟桥器材上用上了轻质铝合金焊接结构件,为国内首创,并为中国广泛采用中强可焊铝合金材料制造军用桥梁、渡河器材创造了条件。该项成果1987年获黑龙江省科技进步奖二等奖。
随着中国航空、航天工业迅速发展,急需高强高韧铝合金不同规格、状态的板材、挤压制品、自由锻件和模锻件。国家国防科工委向中国有色金属工业总公司提出试制7050铝合金的科研任务,并将其列为国家“六五”“七五”攻关项目,同时将科研任务下达给东北轻合金加工厂。1986~1990年,东北轻合金加工厂吴世钊、李子微、苏学常、张发明、邹振楚、朴正基等研制高强、高韧7050铝合金。课题组从7050铝合金化学成分,熔炼铸造工艺,预拉伸厚板、挤压制品、自由锻件和模锻件的加工生产工艺,不同品种、规格、状态制品的热处理工艺展开了全面研究,攻克了该合金熔炼铸造技术难关,特别是大规格方、圆铸锭因裂纹难于铸成的关键技术。确定了7050铝合金不同品种、规格、状态制品的全面生产工艺制度,生产出的T73652状态自由锻件和T7651状态厚板的性能达到了美国AMS4108C、AMS4201同类产品的水平。7050铝合金的研制成功,对中国航天、航空工业部10号工程、航天飞机和其他系列机种选材创造了条件,填补该合金材料在国内的空白,1991年获中国有色金属工业总公司科技进步奖一等奖。
1986~1990年,东北轻合金加工厂施廷芝、滕淑兰、常成福、陈凤文、孙建中、金洪善等完成“七五”攻关项目“铝合金2024热处理状态研究”。课题组经过多年的试验研究,通过调整合金成分,控制铁、矽含量,采用新的熔体精炼技术和新的加工生产工艺,进行多次半工业生产试验,研制成功新的热处理状态2024-T81、2024-T351、2024-T851和2024-T3510材料,其强度、伸长率等性能和内部组织质量完全符合美国联邦QQ-A-250/5F标准和美国宇航材料AMS4037K、AMS4164E标准的要求。标准范围之外的性能包括高温性能,稳定化后的室温性能,剪切、扭转、冲击、压缩性能,应力腐蚀性能,电导率,断裂韧性等均与美国宇航结构材料手册或进口材料实测数据相当。新热处理状态的板材和矩形棒材的性能和组织与美国相应状态材料的性能和组织基本一致,从而为宇航材料国产化创造了条件。生产的模锻件代替自由锻件,减少了加工变形量,提高了成品率,降低了生产成本。该项目填补国内空白,1991年获航空工业部科技进步奖二等奖。
同期,东北轻合金加工厂王奎民、潘成恕、关静珍、高云震、耿汉武等完成“七五”攻关课题“铝合金7075热处理状态研究”。采用新的熔体精炼技术、新的加工生产工艺制度和利用正交设计实验方法选择合理的时效热处理制度,进行多次半工业化生产试验,研制的7075-T7351厚板、7075-T 73510型材、7075-T76薄板,主要性能均符合美国相应标准的技术要求。技术条件规定之外的性能,包括高温拉伸性能、稳定化后的室温性能,扭转、冲击、 压缩性能,断裂韧性,均与美国宇航结构材料手册上的数据相当。7055铝合金几种热处理状态的研制成功,为中国新型号军用飞机、民用飞机和新型号航天器选材创造了有利条件,可代替部分国外进口材料,为国家节省大量外汇,填补国内空白,1991年获航空工业部科技进步奖二等奖。
同期,东北轻合金加工厂初春溪、许晨玲、梁忠华、王本仁、李满良、候振庆等在2024铝合金的基础上,降低铁、矽等杂质元素含量,提高合金纯度、调整化学成分,采用熔体过滤技术和加工材淬火后塑性变形预拉伸消除内应力的技术及过时效热处理方法等新的生产工艺技术,使合金材料的综合性能有很大提高。研制的高强、高韧2124-T851铝合金厚板室温拉伸性能、断裂韧性、抗应力腐蚀性能和超声波检验级别均达到美国AMS4101标准的要求,与进口的相应材料测定结果相当。该合金厚板已基本达到国外同类材料的水平,填补中国一项空白,1991年获航空工业部科技进步奖三等奖。
为了满足国家宇航工业发展的需要,根据“七五”规划,确定东北轻合金加工厂按美国AMS要求研制7475合金,并要求在老机种上领先使用。7475合金纯度高,生产难度大。同期,东北轻合金加工厂黄远球、蒋筑君、张隐奇、叶淑芬、韩学忠等在实验室大量研究工作的基础上进行两批半工业试制生产。对合金的化学成分,熔铸、轧制、热处理工艺和工艺性能进行深入研究,生产出4种规格8种状态高纯、高强、高韧7475铝合金板材研究板材。材料的主要性能指标符合美国AMS标准的要求;标准规定之外的性能,如室温拉伸性能,高温瞬时拉伸性能,扭转、冲击、硬度、低温性能,裂纹扩展速率,应力强度因子性能均与美国宇航结构金属手册和德国进口材料测试的数据相当,填补国内高强、高韧性铝合金材料的一项空白,为中国新飞机设计选材和改型机选材提供了条件。该项成果1991年获航空工业部科技进步奖三等奖。
1988~1992年,东北轻合金加工厂李长明、蒋筑君、滕淑兰、王莉梅、侯振庆、刘秀中、刘贤能等研制2017A铝合金;郭喜枫、张淑珍、关静诊、陈凤文、张大方、冯正海等研制2618A铝合金。2017A和2618A铝合金是为了满足Z9-W直升机材料国产化的需要而研制的新合金,具有较高的强度和良好的耐蚀性,在热状态有良好的塑性,主要以T4状态的棒材、T3状态的管材、T851状态板材供货。制品的性能均按法国A-U4G和A-U2GN铝合金技术标准验收,各项性能均达到法国标准的要求。2017A和2618A铝合金的研制成功,填补国内优质高强耐热航空材料的一项空白,加速了直九直升机材料国产化的进程,为国家节约了大量外汇,1993年获得中国有色金属工业总公司科技进步奖三等奖。
早期录像机磁鼓是采用阳极氧化处理的铝铸件,硬质镀铬的铜合金,这些材料的性能不足,铸造也较困难,因此多数依赖进口。1990~1993年,东北轻合金加工厂邹振楚、施廷芝、刘贤能、王奎民等在试验室和半工业生产条件下进行了合金成分调整、熔铸工艺、挤压工艺及热处理工艺的研究,并配合用户进行磁鼓加工生产考核,确定了合理的生产工艺流程和工艺参数。累计生产录像机磁鼓用2218铝合金棒材90余吨,供用户复验使用。各项性能均达到日本JISA2218FD标准的要求,已批量生产供货,替代了进口材料,填补中国录像机磁鼓用铝合金的空白,1994年获中国有色金属工业总公司科技进步奖三等奖。
新型高纯铝合金在国际上广泛应用于民用飞机、军用飞机及航天器,欧美发达国家对这类合金成分作了详细研究,更重要的是采取特殊的加工工艺和先进的测试方法,提高飞行器的安全性和使用寿命。中国将新型高纯铝合金研制列为国家“八五”攻关项目。1991~1995年,东北轻合金加工厂张淑珍、汪德涛、候振庆、张志刚、朴正基等研制7175高纯铝合金研究。产品各项性能指标达到美国AMS标准的要求,生产出的材料质量稳定,性能可靠,并在JH7飞机和教练11机上得到应用。该合金填补了中国航空工业用铝材料的一项空白,为新型飞机和改型飞机制造提供了选材条件,可取代飞机上原用的LC9合金锻件,1996年获中国有色金属工业总公司科技进步奖二等奖。同期,东北轻合金加工厂吴世钊、李子微、金云鹤、张发明等研制7050高纯铝合金T7651、T7451状态预拉伸厚板。半工业生产的7050合金T7651、T7451状态预拉伸厚板经全面性能测试和用户复验,其性能均分别达到美国AMS4201A和AMS4050D技术标准的要求,并与从国外进口的同类合金材料的实测数据及宇航材料金属手册中的相应数据相当。该产品用于制作飞机机翼上的蒙皮、框架梁、翼梁、腹板、起落架等结构件,填补国内新型铝合金材料的一项空白,1996年获中国有色金属工业总公司科技进步奖三等奖。
1991~1996年,东北轻合金加工厂吴世钊、李子微、金云鹤等研制10号工程用7050-H13铝合金铆钉线材研究。课题组对7050合金熔铸工艺、铸锭均热制度、合金热塑性区、H13状态铆钉线材生产工艺,铆钉线材T73状态热处理制度等进行了全面试验研究,解决了此种合金熔铸中的技术难题,线材H13状态冷拔变形量的控制,以及线材T73状态热处理工艺参数的选择3个技术难关,试制生产了3种规格、6个批次的H13状态铆钉线材,其性能均达到国外同类合金线材先进水平,并已在中国“10号工程”中装机应用,填补中国新型铝材的一项空白,1997年获中国有色金属工业总公司科技进步奖三等奖。
为了满足中国国防建设和日益增长的核电发展对浓缩铀的需求,1992年核工业理化工程研究院提出选用超高强铝合金7A61作为新一代亚临界玻璃纤维增强复合材料高速离心机的关键材料,并委托东北轻合金加工厂进行研制。1992~1998年,东北轻合金加工厂邹振楚、吴世钊、李子微、陈凤权、张克伟等研制FL机用超高强铝合金7A61。产品质量达到国际同类产品水平,满足了试验样机在设计上对铝材的要求。超高强铝合金7A61材料具有高强度和优良的综合性能,还可以用于制造飞机的整体壁板、自行车架、声纳器件、医用高速离心机等,可替代进口材料,2003年获黑龙江省国防科工办科技进步奖二等奖。1997~2000年,东北轻合金公司吕新宇、吴欣凤、杨志强、葛立新、王国军等制订《变形铝及铝合金及其加工产品缺陷标准》。2001年获中国有色金属工业协会科技奖二等奖。
1997~2002年,东北轻合金公司聂波、王凤春、何秀兰、张克伟、张利、卢德惠等研制11号工程用2D70高纯铝合金材料。2D70铝合金化学组成和相组成都比较复杂,技术难度大,极易生成难溶化合物,对材料的组织和性能有很大影响。经过深入研究完成从实验室研究到工业化生产的相关科研工作,生产了大规格2D70合金方铸锭,35毫米和40毫米预拉伸厚板、棒材和锻件,其加工工艺和热处理工艺制度具有独立知识产权,2D70合金已提供给航空工业,满足了国家11号工程所要求的各项技术指标。该合金材料的研制成功填补了国内一项空白,2003年获黑龙江省国防科工办科技进步奖一等奖。同期,东北轻合金公司周鸿章、钟利、张万金、杨志强、吕新宇等研制11号工程用7B04高纯铝合金材料。生产出的各种制品的各项性能均达到要求,产品质量达到或超过俄罗斯材料标准和实物水平,可替代进口产品,填补了中国高纯高强铝合金材料的一项空白,不仅满足了11号工程对国产铝合金材料的急需,还可以推广应用到商用运输飞机、新一代战略导弹、新型运载火箭等领域,2005年获中国有色金属工业协会科学技术奖一等奖。同期,东北轻合金公司许晨玲、李念奎、刘静、李子微、朱克滨、石永生等研制11号工程用2B06高纯铝合金材料研。研制的11号工程用2B06高纯铝合金板材、型材、棒材的主要技术性能均已达到规定的指标,与俄罗斯相应材料的实测性能以及俄罗斯航空材料手册上的数据相当。在研制过程中,课题组攻克了该合金小规格型材加工生产和高表面质量板材轧制的技术难关,形成有独立知识产权的2B06合金板材、型材和棒材加工生产工艺制度,处于国内领先水平。产品已用于中国航空工业,填补国内该铝合金加工技术的一项空白,2003年获黑龙江省国防科工办科技进步奖二等奖。
1998~2001年,东北轻合金公司周兵、王涛、胡智敏、李文志、高振中、刘双庆、李庆玉等制订《铝及铝合金化学成分分析方法》。该标准是对铝及铝合金加工制品进行仪器分析的基础性标准,测定22种元素,32个分析方法,比原标准增加了镉、锂、硼、锶4种元素;新制定了铜、铬、钛、稀土4种元素的分析方法;并对硅、锌、铅、钛、钡、锆、镓、铍、锑、铈组稀土等11个分析方法扩大了元素的分析范围。该标准于2001年12月1日实施,已在全国数百家科研院所及铝加工厂使用,使用效果好,2002年获中国有色金属工业协会科技奖三等奖。
2001~2003年,东北轻合金公司王涛、张春波、冯正海、何振波、江志邦等研制高强耐腐蚀铝合金。随着中国航空工业的发展和舰载飞机研制工作的开展,对所需铝合金材料的性能要求越来越高,尤其是舰载飞机、海岛飞机面临着材料的腐蚀问题。这些飞机的结构件大多采用2024合金薄板和型材制造,而2024合金的耐蚀性能差,影响飞机的使用寿命和安全性。为了满足舰载飞机设计选材和现役飞机对耐蚀铝合金的要求,课题组开展了耐蚀铝合金的研制,在铝-镁-矽系基础上,添加一定量的铜、锰、银、锌、锆等元素,提高合金的强度和改善工艺性能,同时确保合金的耐蚀性能达到要求。该项成果2005年获中国有色金属工业协会科技奖二等奖。
高镁铝合金材料用于制造舰载雷达天线,雷达天线安装在舰艇桅杆顶部,长期受海洋盐雾腐蚀,是一种不可用其他材料代替的专用材料。英国、美国、俄罗斯等国家研制的大型平面阵列天线背架,均采用薄大截面高强度铝合金型材结构,该型材的外形尺寸、组织性能、表面质量及焊接性能要求十分严格,生产难度极大,在国内尚属空白。2001~2003年,东北轻合金公司何振波、左宏卿、李念奎、周庆波等对熔铸和挤压工艺、挤压模具设计、型材尺寸偏差控制及高镁铝合金特性进行研究,研制舰用高镁可焊铝合金材料,产品的综合性能满足了军舰的使用要求。该项成果2005年获中国有色金属工业协会科技奖二等奖。