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嘉峪檢測(cè)網(wǎng) 2021-06-28 20:43
目前世界上有三臺(tái)“觀天巨眼”，第一是500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST），位于我國(guó)貴州省黔南州平塘縣大窩凼；第二是美國(guó)的阿雷西博350米望遠(yuǎn)鏡，建于1992年，23年來(lái)一直穩(wěn)坐世界第一寶座，我國(guó)“天眼”的綜合性能比它約強(qiáng)10倍；第三是德國(guó)波恩的100米口徑望遠(yuǎn)鏡，我國(guó)“天眼”的靈敏度比它提高了約10倍。
我國(guó)“天眼”的球面射電板是用鋁合金板制的，德國(guó)及美國(guó)球面射電望遠(yuǎn)鏡用的什么材料筆者還沒(méi)有看到相關(guān)報(bào)道，日本國(guó)立天文臺(tái)野邊山宇宙電波所ALMA望遠(yuǎn)鏡用的是5052鋁合金板材，支架結(jié)構(gòu)件是用6061鋁合金擠壓材制造，可在－20℃～20℃的環(huán)境中長(zhǎng)期工作，建設(shè)地點(diǎn)標(biāo)高5000米，2011年9月末建成，2012年初投入運(yùn)用，共有10臺(tái)，球面直徑45米。
中國(guó)“天眼”的建設(shè)，喀斯特洼坑的尋覓
1993年國(guó)際無(wú)線電聯(lián)合大會(huì)上，包括中國(guó)在內(nèi)的10個(gè)國(guó)家的天文學(xué)家提出建設(shè)新一代射電“大望遠(yuǎn)鏡”的倡議。1995年底，北京天文臺(tái)聯(lián)合國(guó)內(nèi)20余所大學(xué)和研究所，成立了射電“大望遠(yuǎn)鏡”中國(guó)推進(jìn)委員會(huì)，提出了利用貴州喀斯特洼地建造球反射面，即“西雷西博型天線陣”的喀斯特工程概念。
此后，中國(guó)科學(xué)家進(jìn)一步推進(jìn)喀斯特概念，提出獨(dú)立研制一臺(tái)新型的喀斯特單元，即500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡。為了給新一代射電“大望遠(yuǎn)鏡”找一個(gè)合適的“家”，科學(xué)家通過(guò)衛(wèi)星遙感把貴州喀斯特山區(qū)翻了個(gè)底朝天。當(dāng)時(shí)天文臺(tái)委托兩家研究所進(jìn)行搜尋，從300個(gè)候選洼坑中遴選。最終位于黔南州平塘縣的大窩凼兩次都獲最高分。貴州天然喀斯特洼坑提供的條件，始終都是中國(guó)大射電望遠(yuǎn)鏡最獨(dú)到、成為世界最大最強(qiáng)的基礎(chǔ)。
歷時(shí)22年建成世界最大“天眼”
中國(guó)“天眼”——500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST，F(xiàn)ive-hundred meter Aperture Spherical Radio Telescope）從1994年提出構(gòu)想到2016年9月建成歷時(shí)22年，是具有中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的偉大工程，世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠(yuǎn)鏡。借助這只巨大的“天眼”，科研人員可以窺探星際之間互動(dòng)的信息、觀測(cè)暗物質(zhì)、測(cè)定黑洞質(zhì)量，甚至搜尋可能存在的星外文明。眾多獨(dú)門(mén)絕技讓其成為世界射電望遠(yuǎn)鏡中的佼佼者，這也將為世界天文學(xué)的新發(fā)現(xiàn)提供機(jī)遇。
作為國(guó)家重大科研基礎(chǔ)設(shè)施，“天眼”工程由主動(dòng)反射面系統(tǒng)、饋源支撐系統(tǒng)、測(cè)量與控制系統(tǒng)、按收機(jī)與終端及觀測(cè)基地等幾大部分構(gòu)成。主動(dòng)反射面由上萬(wàn)根鋼絲索和4450個(gè)反射單元組成的球冠型索膜結(jié)構(gòu)，其外形像一口諾大無(wú)比的“鍋”，接收面積相當(dāng)于30個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)。
利用天然的喀斯特洼坑作為臺(tái)址，洼坑內(nèi)鋪以數(shù)千塊單元組成的冠狀主動(dòng)反射面，采用輕型索拖動(dòng)機(jī)構(gòu)和并聯(lián)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)接收機(jī)高精度定位，這是中國(guó)“天眼”的三大自主創(chuàng)新。從2016年9月25日起，“天眼”方圓5千米已成為“靜默區(qū)”。這個(gè)龐然大物開(kāi)始睜開(kāi)“慧眼”，專注地捕捉來(lái)自宇宙深處的信號(hào)。“天眼”工程除了宏偉、狀觀外，最震撼人心的是精準(zhǔn)。經(jīng)過(guò)3年的測(cè)試，基墩具有極高的穩(wěn)定性，誤差不超過(guò)1毫米。“天眼”能夠接收到137億光年以外的電磁信號(hào)，觀測(cè)范圍可達(dá)宇宙邊緣。
不過(guò)，在此需指出的是，F(xiàn)AST的地球“最大天眼”稱號(hào)可能只能保持七八年就得讓位給南非的陣列射電望遠(yuǎn)鏡（SKA）。SKA目前正在南非臺(tái)地高原地區(qū)和西澳大利亞州默奇森郡沙漠區(qū)進(jìn)行建設(shè)，其接收面積達(dá)1平方千米，建成后將是世界上最大的綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡，也是國(guó)際天文界建造的有史以來(lái)最大的科學(xué)工程。SKA由多國(guó)參與修建，在目前SKA公開(kāi)發(fā)布的11個(gè)工程中，中國(guó)參與了其中6個(gè)研發(fā)工作。
2020年1月11日被譽(yù)為“中國(guó)天眼”的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡順利通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收，正式開(kāi)放運(yùn)行。作為天下最大最靈敏的射電望遠(yuǎn)鏡，“天眼’工程圓滿收官，意味著中國(guó)大科技基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)一步完善，人類探索未知宇宙有了更加深邃視角。“天眼”的成功，體現(xiàn)了中國(guó)智慧、中國(guó)技術(shù)、中國(guó)力量、更彰顯中國(guó)擔(dān)當(dāng)。“天眼”的背后，是中國(guó)人民在長(zhǎng)期奮斗中培育、繼承、發(fā)展起來(lái)的偉大創(chuàng)造精神、偉大夢(mèng)想精神、偉大團(tuán)結(jié)精神。正是這樣的民族精神成就了“天眼”。
中國(guó)“天眼”造價(jià)12億元，經(jīng)過(guò)三年零三個(gè)多月的調(diào)試，于2020年1月11日正式運(yùn)行。調(diào)試期間發(fā)現(xiàn)了102顆脈沖星，超過(guò)同期歐美多個(gè)脈沖星搜索團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)數(shù)量的總和。
為了配合“中國(guó)天眼”的建設(shè)，其所在地區(qū)約7000名居民搬遷到約10千米外的另一座小城市，以確保望遠(yuǎn)境的性能與平靜運(yùn)行。
日本野邊山用5052及6061鋁合金打造口徑45米望遠(yuǎn)鏡
日本國(guó)立天文臺(tái)野邊山宇宙電波觀測(cè)所共有10臺(tái)球面望遠(yuǎn)鏡（天線），直徑45米、高50米，1971年建成。球面望遠(yuǎn)鏡位于50米高的架上，球面是用5052鋁合金板材加工的，支架用6061鋁合金擠壓型材打造，用電火花工藝加工。加工天線表面極具挑戰(zhàn)性，因?yàn)槠浔砻嬖焦鉂嵅拍芙邮盏皆蕉痰碾姴?，因此必須用有一定?qiáng)度性能的、韌性高的鋁合金加工，其表面粗糙度應(yīng)≤25納米，同時(shí)在－20℃～＋20℃的環(huán)境中仍保持著這個(gè)精度。直徑12米的球面天線是用205塊1米×1米的鋁板鋪設(shè)的，原材料厚度30毫米，以納米為單位進(jìn)行史無(wú)前例的一層一層地切削加工，每一塊都有極其精準(zhǔn)的拋物面，為了組成大的拋物面，用了37種不同形狀的鋁板坯料。
為了制造直徑45米最大高度50米的天線，遇到的最大問(wèn)題是如何減輕其自身質(zhì)量，因?yàn)樗膾佄锩娣e1590平方米，質(zhì)量700噸。為了輕量化，天線表層（鏡面體）采用夾層的碳纖維增強(qiáng)塑料蜂窩鋁板。為了避免骨架因太陽(yáng)光直射而變形，在天線背面裝有隔熱鋁板。經(jīng)過(guò)這種精心設(shè)計(jì)，使這種毫米波望遠(yuǎn)鏡在世界該類裝備中如鶴立雞群，居世界頂尖水平，鏡面精度保持在170微米左右，鋁合金在這些超級(jí)天線中發(fā)揮了無(wú)可替代的作用。
5052鋁合金是制造球面射電望遠(yuǎn)鏡最佳材料
5052鋁合金的力學(xué)性能
口徑小于3米的球面射電望遠(yuǎn)鏡的拋物面可用整塊的鋁合金沖制，因?yàn)楫?dāng)今世界上輥面寬度最大的冷軋機(jī)為4350毫米，口徑再大的球面射電望遠(yuǎn)鏡就得用一塊塊拋物面鋁合金板拼接，日本國(guó)立天文臺(tái)野邊山宇宙所45米口徑的望遠(yuǎn)鏡、美國(guó)波多黎各天文臺(tái)望遠(yuǎn)鏡、德國(guó)波恩天文臺(tái)望遠(yuǎn)鏡、巴西天文臺(tái)望遠(yuǎn)鏡的拋物面都是用形狀特異的5052鋁合金板拼成，因?yàn)槔滠?052鋁合金板是制造這種拋物面板的最佳材料。
為什么拋物面都用5052鋁合金打造？因?yàn)樗哂幸幌盗袃?yōu)秀性能。它是美國(guó)鋁業(yè)公司（Alcoa）于上世紀(jì)20年代后期推向市場(chǎng)的，其標(biāo)定成分（質(zhì)量%）：Si0.25，F(xiàn)e0.40，Cu0.10，Mn0.10，Mg2.2～2.8，Cr0.15～0.35，Zn 0.10，其它雜質(zhì)單個(gè)0.05、合計(jì)0.15，其余為鋁。由Al-Mg系相圖可知，Mg在鋁中的溶解度僅次于Zn，居第二位，在450℃的極限溶解度為17.4%，室溫時(shí)只有1%，在理論上Al-Mg合金應(yīng)該有相當(dāng)大的時(shí)效硬化效應(yīng)，但因受β相（Mg2Al3）的沿晶沉淀傾向和彌散度的限制，一般沒(méi)有價(jià)值和必要利用這種效應(yīng)，全可以在退火和冷作硬化狀態(tài)使用。
AI﹣Mg合金過(guò)飽和固溶體α′的沉淀過(guò)程：
α′→GP區(qū)→β′→β（Mg2Al3）
Mg原子直徑（0.320納米）遠(yuǎn)比Al（0.286納米）的大，淬火后GP區(qū)雖在幾秒內(nèi)就能形成，但尺寸?。?.0納米～1.5納米），周圍有密集的空位云，與母相間幾乎不發(fā)生共格應(yīng)變，故Mg含量≤7%的沒(méi)有明顯的時(shí)效硬化效應(yīng)。
5052合金是一種中等偏低強(qiáng)度合金。AI-Mg合金加Mn或Cr主要為了改善抗蝕性和可焊性，但固溶部分還有一定的強(qiáng)化作用，Cu、Zn、Fe、Si是雜質(zhì)，應(yīng)嚴(yán)加控制。特點(diǎn)是：密度2.68g/cm3，比純鋁1050的2.705g/cm3稍低一些；有優(yōu)秀的抗腐蝕性，在海洋氣氛與海水中有高的抗蝕性，表面可長(zhǎng)期保持高的表面光潔度，幾乎“終身”不需要維護(hù)；可焊性良好，焊縫的力學(xué)性能幾乎與基體材料的相等；特別好的可拋光性能，表面處理后亮晶晶的；塑性與成形性能優(yōu)秀，可加工成各種各樣的零部件，它的抗拉強(qiáng)度雖不高，但還是比1050工業(yè)純鋁的高不少，比3003合金的高一些，還有高的疲勞強(qiáng)度，不管是在實(shí)驗(yàn)室還是在實(shí)際使用中，都未出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂現(xiàn)象。
由于5052合金具有上述的諸多優(yōu)點(diǎn)，成為工業(yè)界一致認(rèn)同的制造射電望遠(yuǎn)鏡球面拋物面板塊的不可多得的好材料。所以國(guó)外射電望遠(yuǎn)鏡的“大鍋”都是用一塊塊5052合金拋物線板塊拼成的。
5052合金板的力學(xué)性能見(jiàn)表，它的物理性能如下：密度2.68g/cm3，熔化607℃～649℃，20℃時(shí)的電導(dǎo)率35%IACS，25℃時(shí)的熱導(dǎo)率138W/（m·℃），20℃時(shí)的比熱900J/（kg· ℃），（20℃～100℃）的線脹系數(shù)23.8×10-6/℃。在2.67%AlCl3溶液中對(duì)干汞電極（SCE）的自然電位為－936.2mV，孔食電位為－722.7mV，抗蝕性及抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂性能均被評(píng)為A級(jí)。
5052合金只在退火（300℃～360℃）或冷加工硬化狀態(tài)下使用，它的優(yōu)秀抗蝕性只在β相沿晶內(nèi)和晶界均勻分布的情況下，才能顯示出來(lái)，同時(shí)有極高的穩(wěn)定性，無(wú)論是退火或冷加工狀態(tài)，在室溫或低溫或敏化處理溫度（67℃～177℃）長(zhǎng)時(shí)間加熱，均不形成沿晶β相網(wǎng)膜，對(duì)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂（SCC）和剝落腐蝕（EFC）也不敏感。但Mg含量＞3.5%的合金則不是這樣。
“天眼”中的鋁材
中國(guó)“天眼”所用的鋁合金板材與擠壓鋁材都是中鋁西南鋁業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司（以下簡(jiǎn)稱“西南鋁”）提供的，它的4450塊反射面單元是用西南鋁的板材加工的。除了第一“天眼”正式啟用外，中國(guó)還有內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟正鑲白旗草原深處的專門(mén)“看”太陽(yáng)的“草原天眼”，占地10平方千米，排列著100面白色的拋物面天線陣列，這就是被譽(yù)為“草原天眼”的明安圖射電頻譜日像儀群，英文縮寫(xiě)名為MUSER。MUSER項(xiàng)目2008年開(kāi)工建設(shè)，2013年開(kāi)始進(jìn)行一系列太陽(yáng)射電觀測(cè)，還將投資1.3億元，進(jìn)行二期建設(shè)，占地215畝，預(yù)計(jì)2023年建成，2025年投入使用。
鋁合金的分類與不同牌號(hào)鋁合金的典型用途
一系
在所有系列中1000系列屬于含鋁量最多的一個(gè)系列。純度可以達(dá)到99.00%以上。由于不含有其他技術(shù)元素，所以生產(chǎn)過(guò)程比較單一，價(jià)格相對(duì)比較便宜，是目前常規(guī)工業(yè)中最常用的一個(gè)系列。1000系列鋁合金代表1050、1060 、1100系列。
1050——食品、化學(xué)和釀造工業(yè)用擠壓盤(pán)管，各種軟管，煙花粉
1060——要求抗蝕性與成形性均高的場(chǎng)合，但對(duì)強(qiáng)度要求不高，化工設(shè)備是其典型用途
1100——用于加工需要有良好的成形性和高的抗蝕性但不要求有高強(qiáng)度的零件部件，例如化工產(chǎn)品、食品工業(yè)裝置與貯存容器、薄板加工件、深拉或旋壓凹形器皿、焊接零部件、熱交換器、印刷板、銘牌、反光器具
1145——包裝及絕熱鋁箔，熱交換器
1199——電解電容器箔，光學(xué)反光沉積膜
1350——電線、導(dǎo)電絞線、匯流排、變壓器帶材
二系
2000系列鋁板的特點(diǎn)是硬度較高，其中以銅原屬含量最高，大概在3-5%左右。2000系列鋁棒屬于航空鋁材，目前在常規(guī)工業(yè)中不常應(yīng)用。2000系列鋁合金代表2024、2A16（LY16）、2A02（LY6）。
2011——螺釘及要求有良好切削性能的機(jī)械加工產(chǎn)品
2014——應(yīng)用于要求高強(qiáng)度與硬度（包括高溫）的場(chǎng)合。飛機(jī)重型、鍛件、厚板和擠壓材料，車輪與結(jié)構(gòu)元件，多級(jí)火箭第一級(jí)燃料槽與航天器零件，卡車構(gòu)架與懸掛系統(tǒng)零件
2017——是第一個(gè)獲得工業(yè)應(yīng)用的2XXX系合金，目前的應(yīng)用范圍較窄，主要為鉚釘、通用機(jī)械零件、結(jié)構(gòu)與運(yùn)輸工具結(jié)構(gòu)件，螺旋槳與配件
2024——飛機(jī)結(jié)構(gòu)、鉚釘、導(dǎo)彈構(gòu)件、卡車輪轂、螺旋槳元件及其他種種結(jié)構(gòu)件
2036——汽車車身鈑金件
2048——航空航天器結(jié)構(gòu)件與兵器結(jié)構(gòu)零件
2124——航空航天器結(jié)構(gòu)件
2218——飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)活塞，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸頭，噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)葉輪和壓縮機(jī)環(huán)
2219——航天火箭焊接氧化劑槽，超音速飛機(jī)蒙皮與結(jié)構(gòu)零件，工作溫度為-270~300℃。焊接性好，斷裂韌性高，T8狀態(tài)有很高的抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂能力
2319——焊拉2219合金的焊條和填充焊料
2618——模鍛件與自由鍛件。活塞和航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件
2A01——工作溫度小于等于100℃的結(jié)構(gòu)鉚釘2A02工作溫度200~300℃的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的軸向壓氣機(jī)葉片
2A06——工作溫度150~250℃的飛機(jī)結(jié)構(gòu)及工作溫度125~250℃的航空器結(jié)構(gòu)鉚釘
2A10——強(qiáng)度比2A01合金的高，用于制造工作溫度小于等于100℃的航空器結(jié)構(gòu)鉚釘
2A11——飛機(jī)的中等強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)件、螺旋槳葉片、交通運(yùn)輸工具與建筑結(jié)構(gòu)件。航空器的中等強(qiáng)度的螺栓與鉚釘
2A12——航空器蒙皮、隔框、翼肋、翼梁、鉚釘?shù)?，建筑與交通運(yùn)輸工具結(jié)構(gòu)件
2A14——形狀復(fù)雜的自由鍛件與模鍛件
2A16——工作溫度250~300℃的航天航空器零件，在室溫及高溫下工作的焊接容器與氣密座艙
2A17——工作溫度225~250℃的航空器零件
2A50——形狀復(fù)雜的中等強(qiáng)度零件
2A60——航空器發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)輪、導(dǎo)風(fēng)輪、風(fēng)扇、葉輪等
2A70——飛機(jī)蒙皮，航空器發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、導(dǎo)風(fēng)輪、輪盤(pán)等
2A80——航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)葉片、葉輪、活塞、漲圈及其他工作溫度高的零件
2A90——航空發(fā)動(dòng)機(jī)活塞
三系
我國(guó)3000系列鋁板生產(chǎn)工藝較為優(yōu)秀。3000系列鋁棒是由錳元素為主要成分，含量在1.0-1.5之間，是一款防銹功能較好的系列。3000系列鋁合金代表3003、 3A21為主。
3003——用于加工需要有良好的成形性能、高的抗蝕性可焊性好的零件部件，或既要求有這些性能又需要有比1XXX系合金強(qiáng)度高的工作，如廚具、食物和化工產(chǎn)品處理與貯存裝置，運(yùn)輸液體產(chǎn)品的槽、罐，以薄板加工的各種壓力容器與管道
3004——全鋁易拉罐罐身，要求有比3003合金更高強(qiáng)度的零部件，化工產(chǎn)品生產(chǎn)與貯存裝置，薄板加工件，建筑加工件，建筑工具，各種燈具零部件
3105——房間隔斷、檔板、活動(dòng)房板、檐槽和落水管，薄板成形加工件，瓶蓋、瓶塞等
3A21——飛機(jī)油箱、油路導(dǎo)管、鉚釘線材等；建筑材料與食品等工業(yè)裝備等
四系
4000系列的鋁板屬于含硅量較高的系列，通常硅含量在4.5-6.0%之間。屬建筑用材料,機(jī)械零件,鍛造用材,焊接材料;低熔點(diǎn),耐蝕性好，產(chǎn)品描述:具有耐熱、耐磨的特性。4000系列鋁棒代表為4A01。
五系
5000系列鋁棒屬于較常用的合金鋁板系列，主要元素為鎂，含鎂量在3-5%之間，又可以稱為鋁鎂合金。主要特點(diǎn)為密度低，抗拉強(qiáng)度高，延伸率高，疲勞強(qiáng)度好，但不可做熱處理強(qiáng)化。在相同面積下鋁鎂合金的重量低于其他系列.在常規(guī)工業(yè)中應(yīng)用也較為廣泛。在我國(guó)5000系列鋁板屬于較為成熟的鋁板系列之一。5000系列鋁合金代表5052、5005、5083、5A05系列。
5005——與3003合金相似，具有中等強(qiáng)度與良好的抗蝕性。用作導(dǎo)體、炊具、儀表板、殼與建筑裝飾件。陽(yáng)極氧化膜比3003合金上的氧化膜更加明亮，并與6063合金的色調(diào)協(xié)調(diào)一致
5050——薄板可作為致冷機(jī)與冰箱的內(nèi)襯板，汽車氣管、油管與農(nóng)業(yè)灌溉管；也可加工厚板、管材、棒材、異形材和線材等
5052——此合金有良好的成形加工性能、抗蝕性、可燭性、疲勞強(qiáng)度與中等的靜態(tài)強(qiáng)度，用于制造飛機(jī)油箱、油管，以及交通車輛、船舶的鈑金件，儀表、街燈支架與鉚釘、五金制品等
5056——鎂合金與電纜護(hù)套鉚釘、拉鏈、釘子等；包鋁的線材廣泛用于加工農(nóng)業(yè)捕蟲(chóng)器罩，以及需要有高抗蝕性的其他場(chǎng)合
5083——用于需要有高的抗蝕性、良好的可焊性和中等強(qiáng)度的場(chǎng)合，諸如艦艇、汽車和飛機(jī)板焊接件；需嚴(yán)格防火的壓力容器、致冷裝置、電視塔、鉆探設(shè)備、交通運(yùn)輸設(shè)備、導(dǎo)彈元件、裝甲等
5086——用于需要有高的抗蝕性、良好的可焊性和中等強(qiáng)度的場(chǎng)合，例如艦艇、汽車、飛機(jī)、低溫設(shè)備、 電視塔、鉆井裝置、運(yùn)輸設(shè)備、導(dǎo)彈零部件與甲板等
5154——焊接結(jié)構(gòu)、貯槽、壓力容器、船舶結(jié)構(gòu)與海上設(shè)施、運(yùn)輸槽罐
5182——薄板用于加工易拉罐蓋，汽車車身板、操縱盤(pán)、加強(qiáng)件、托架等零部件
5252——用于制造有較高強(qiáng)度的裝飾件，如汽車等的裝飾性零部件。在陽(yáng)極氧化后具有光亮透明的氧化膜
5254——過(guò)氧化氫及其他化工產(chǎn)品容器
5356——焊接鎂含量大于3%的鋁-鎂合金焊條及焊絲
5454——焊接結(jié)構(gòu)，壓力容器，海洋設(shè)施管道
5456——裝甲板、高強(qiáng)度焊接結(jié)構(gòu)、貯槽、壓力容器、船舶材料
5457——經(jīng)拋光與陽(yáng)極氧化處理的汽車及其他裝備的裝飾件
5652——過(guò)氧化氫及其他化工產(chǎn)品貯存容器
5657——經(jīng)拋光與陽(yáng)極氧化處理的汽車及其他裝備的裝飾件，但在任何情況下必須確保材料具有細(xì)的晶粒組織
5A02——飛機(jī)油箱與導(dǎo)管，焊絲，鉚釘，船舶結(jié)構(gòu)件
5A03——中等強(qiáng)度焊接結(jié)構(gòu)，冷沖壓零件，焊接容器，焊絲，可用來(lái)代替5A02合金
5A05——焊接結(jié)構(gòu)件，飛機(jī)蒙皮骨架
5A06——焊接結(jié)構(gòu)，冷模鍛零件，焊拉容器受力零件，飛機(jī)蒙皮骨部件
5A12——焊接結(jié)構(gòu)件，防彈甲板
六系
主要含有鎂和硅兩種元素，故集中了4000系列和5000系列的優(yōu)點(diǎn)6061是一種冷處理鋁鍛造產(chǎn)品，適用于對(duì)抗腐蝕性、氧化性要求高的應(yīng)用。可使用性好，容易涂層，加工性好。6000系列鋁合金代表6061。
6005——擠壓型材與管材，用于要求強(qiáng)高大于6063合金的結(jié)構(gòu)件，如梯子、電視天線等
6009——汽車車身板
6010——薄板：汽車車身
6061——要求有一定強(qiáng)度、可焊性與抗蝕性高的各種工業(yè)結(jié)構(gòu)性，如制造卡車、塔式建筑、船舶、電車、 夾具、機(jī)械零件、精密加工等用的管、棒、形材、板材
6063——建筑型材，灌溉管材以及供車輛、臺(tái)架、家具、欄柵等用的擠壓材料
6066——鍛件及焊接結(jié)構(gòu)擠壓材料
6070——重載焊接結(jié)構(gòu)與汽車工業(yè)用的擠壓材料與管材
6101——公共汽車用高強(qiáng)度棒材、電導(dǎo)體與散熱器材等
6151——用于模鍛曲軸零件、機(jī)器零件與生產(chǎn)軋制環(huán)，供既要求有良好的可鍛性能、高的強(qiáng)度，又要有良好抗蝕性之用
6201——高強(qiáng)度導(dǎo)電棒材與線材
6205——厚板、踏板與耐高沖擊的擠壓件
6262——要求抗蝕性優(yōu)于2011和2017合金的有螺紋的高應(yīng)力零件
6351——車輛的擠壓結(jié)構(gòu)件，水、石油等的輸送管道
6463——建筑與各種器具型材，以及經(jīng)陽(yáng)極氧化處理后有明亮表面的汽車裝飾件
6A02——飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)零件，形狀復(fù)雜的鍛件與模鍛件
七系
主要含有鋅元素。也屬于航空系列，是鋁鎂鋅銅合金，是可熱處理合金，屬于超硬鋁合金，有良好的耐磨性，也有良好的焊接性，但耐腐蝕性較差。目前基本依靠進(jìn)口，我國(guó)的生產(chǎn)工藝還有待提高。7000系列鋁合金代表7075。
7005——擠壓材料，用于制造既要有高的強(qiáng)度又要有高的斷裂韌性的焊接結(jié)構(gòu)，如交通運(yùn)輸車輛的桁架、桿件、容器；大型熱交換器，以及焊接后不能進(jìn)行固熔處理的部件；還可用于制造體育器材如網(wǎng)球拍與壘球棒
7039——冷凍容器、低溫器械與貯存箱，消防壓力器材，軍用器材、裝甲板、導(dǎo)彈裝置
7049——用于鍛造靜態(tài)強(qiáng)度與7079-T6合金的相同而又要求有高的抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂勇力的零件，如飛機(jī)與導(dǎo)彈零件——起落架液壓缸和擠壓件。零件的疲勞性能大致與7075-T6合金的相等，而韌性稍高
7050——飛機(jī)結(jié)構(gòu)件用中厚板、擠壓件、自由鍛件與模鍛件。制造這類零件對(duì)合金的要求是：抗剝落腐蝕、應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂能力、斷裂韌性與抗疲勞性能都高
7072——空調(diào)器鋁箔與特薄帶材；2219、3003、3004、5050、5052、5154、6061、7075、7475、7178合金板材與管材的包覆層
7075——用于制造飛機(jī)結(jié)構(gòu)及期貨他要求強(qiáng)度高、抗腐蝕性能強(qiáng)的高應(yīng)力結(jié)構(gòu)件、模具制造
7175——用于鍛造航空器用的高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)性。T736材料有良好的綜合性能，即強(qiáng)度、抗剝落腐蝕與抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂性能、斷裂韌性、疲勞強(qiáng)度都高
7178——供制造航空航天器的要求抗壓屈服強(qiáng)度高的零部件
7475——機(jī)身用的包鋁的與未包鋁的板材，機(jī)翼骨架、桁條等。其他既要有高的強(qiáng)度又要有高的斷裂韌性的零部件
7A04——飛機(jī)蒙皮、螺釘、以及受力構(gòu)件如大梁桁條、隔框、翼肋、起落架等
八系
8000系列鋁合金較為常用的為8011屬于其他系列，大部分應(yīng)用為鋁箔，生產(chǎn)鋁棒方面不太常用。
九系
9000系列鋁合金是備用合金。
鋁合金的物質(zhì)類別
鋁合金分冶煉品和壓力加工品兩類，前者以化學(xué)成份Al表示，后者用漢語(yǔ)拼音LG（鋁、工業(yè)用的）表示。鋁合金壓力加工產(chǎn)品分為防銹（LF）、硬質(zhì)（LY）、鍛造（LD）、超硬（LC）、包覆（LB）、特殊（LT）及釬焊（LQ）等七類。常用鋁合金材料的狀態(tài)為退火（M燜火）、硬化（Y）、熱軋（R）等三種。鑄造鋁合金（ZL）按成分中鋁以外的主要元素硅、銅、鎂、鋅分為四類，代號(hào)編碼分別為100、200、300、400。高強(qiáng)度鋁合金指其抗拉強(qiáng)度大于480兆帕的鋁合金，主要是壓力加工鋁合金中硬鋁合金類、超硬鋁合金類和鑄造合金類。
鋁合金的大氣腐蝕機(jī)理及防腐措施
鋁合金的表面氧化膜是鋁合金具有耐大氣腐蝕性的主要原因.鋁的氧化膜(γ-Al2O3)在室溫的大氣中就可以生成,而且非常迅速和致密,厚度為25~30Å.也就是說(shuō),氧化膜在大氣環(huán)境中具有自修復(fù)功能.若有水存在或者暴露在大氣中幾個(gè)月以后,最初形成的γ-Al2O3的外層轉(zhuǎn)變?yōu)橐槐?gamma;-AlOOH.然后,在γ-AlOOH上又會(huì)覆蓋上一層Al(OH)3(也可寫(xiě)成Al2O3·3H2O).從鋁-水體系的電位-pH圖可知,Al(OH)3在較大的pH范圍內(nèi)都會(huì)保持穩(wěn)定。Al(OH)3從pH=4開(kāi)始溶解;當(dāng)pH=2.4時(shí),認(rèn)為Al(OH)3會(huì)完全溶解(事實(shí)上,即使pH=2.0時(shí),鋁表面的腐蝕類型仍然是孔蝕.).大部分的降雨、差不多所有的霧、表面蒸發(fā)濃縮的液層和鋁表面小孔內(nèi)的電解質(zhì)都會(huì)使鋁處于腐蝕狀態(tài).環(huán)境因素對(duì)鋁的大氣腐蝕的影響和其它金屬相似,與環(huán)境大氣的相對(duì)濕度、溫度、大氣中SO2的濃度、Cl-的含量以及降水的數(shù)量、酸度相關(guān)性較大,同時(shí)也受到O3,NOx及CO2等污染組分的輕微影響.大氣污染物通過(guò)干濕沉降,使得金屬表面存在著和大氣中同樣豐富的化學(xué)組分.暴露在大氣中的鋁合金表面可分為三層:鋁合金及其氧化膜、腐蝕產(chǎn)物層和大氣污染物形成的污染層或薄液膜.根據(jù)大氣化學(xué)組分對(duì)鋁和鋁合金化學(xué)、電化學(xué)反應(yīng)的不同及形成的腐蝕產(chǎn)物的性質(zhì)不同,存在著不同的腐蝕機(jī)制。
１.氯離子的存在是引起鋁和鋁合金大氣腐蝕的重要原因。由于鋁的氯化物具有可溶性,在戶外暴露的鋁表面上并沒(méi)有大量的氯化物層存在,只有少量的氯離子進(jìn)入到腐蝕產(chǎn)物層.Cl-通過(guò)竟?fàn)幬?逐漸取代Al(OH)3表面上的OH-生成AlCl3,如方程式(1)~(3)所示:
２.空氣中的CO2能有效地阻礙NaCl引發(fā)的鋁的大氣腐蝕。鋁在不含CO2潮濕空氣中的腐蝕速率,和在正常CO2水平的空氣中的腐蝕速率相比,約是后者的20倍.有人認(rèn)為,CO2中和了在鋁表面陰極區(qū)氧還原產(chǎn)生的氫氧根離子,降低了液層pH值,從而使得鋁的溶解速率下降。
３.一般認(rèn)為:O3是潛在的加速劑,通過(guò)氧化H2S、SO2和NOx而影響金屬的大氣腐蝕。O3還能夠通過(guò)自身的去極化反應(yīng),引起鋁腐蝕.實(shí)驗(yàn)表明,鋁暴露在不同大氣污染物(10ppm的SO2,NOx,O3,取樣大氣)的氣體(25e和98%相對(duì)濕度)四個(gè)星期以后,O3引起的腐蝕失重最大,其次是SO2,NO2,取樣大氣,NO.氧化膜的完整性及成分還受到鋁合金的化學(xué)組分和微觀結(jié)構(gòu)的影響.為了提高鋁合金的力學(xué)性能,往往要加入一些合金元素,并進(jìn)行一定的熱處理(固溶、淬火、時(shí)效等).一些雜質(zhì)元素如Fe、Mn、Si也常以FeAl3、AAlMnSi、SiO2等形式出現(xiàn)在鋁合金當(dāng)中.這些合金元素對(duì)鋁合金微觀結(jié)構(gòu)的影響是不同的,要根據(jù)它們是存在于固溶體中,還是作為第二相分散在鋁基體或者偏聚在晶界上.當(dāng)合金元素形成的化合物顆粒存在于金屬表面時(shí),它們表面的氧化膜往往很薄,甚至不存在。
傳統(tǒng)的鋁和鋁合金大氣腐蝕試驗(yàn)
傳統(tǒng)的大氣腐蝕一般通過(guò)大氣暴露實(shí)驗(yàn)、室內(nèi)模擬加速試驗(yàn)進(jìn)行研究.大氣暴露試驗(yàn)?zāi)軌蚍磻?yīng)材料在自然環(huán)境中的實(shí)際腐蝕情況,所得數(shù)據(jù)直觀、可靠,雖然試驗(yàn)周期長(zhǎng)、速度慢、費(fèi)用高,但它是鋁和鋁合金大氣腐蝕研究的重要方法.室內(nèi)模擬加速試驗(yàn)可以顯著減少試驗(yàn)時(shí)間,快速地對(duì)材料的大氣腐蝕行為進(jìn)行評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè),不能完全地取代大氣暴露試驗(yàn).鋁合金的腐蝕速率表征既采用普遍使用的年失重量多少,也使用孔蝕坑的深度及數(shù)量分布和力學(xué)性能(抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度)損失量.觀察腐蝕形貌和分析腐蝕產(chǎn)物時(shí),使用一些物理化學(xué)分析手段,如光學(xué)微鏡、掃描電鏡、X射線衍射分析、X射線光電子能譜等。
室內(nèi)模擬加速試驗(yàn)
常見(jiàn)的大氣腐蝕的室內(nèi)加速試驗(yàn)有濕熱試驗(yàn)、鹽霧試驗(yàn)、干濕周浸循環(huán)試驗(yàn)以及多因子復(fù)合試驗(yàn),一般認(rèn)為干濕交替的周浸循環(huán)試驗(yàn)比較能夠反映大氣腐蝕的特點(diǎn).干濕交替的周浸循環(huán)試驗(yàn)的最初提出是為了評(píng)價(jià)耐候鋼的性能,適用于有鈍化膜的金屬及合金.這種研究方法從電化學(xué)的角度來(lái)說(shuō),也是合理的.對(duì)于鋁合金,可以采用此方法進(jìn)行大氣腐蝕試驗(yàn),評(píng)價(jià)鋁合金的耐蝕性.采用pH=3.0的5%NaCl+015%(NH4)2SO4(用醋酸調(diào)節(jié)pH值)作加速劑,對(duì)LY12和LC4兩種高強(qiáng)鋁合金進(jìn)行了間歇鹽霧和周期輪浸腐蝕試驗(yàn),與廣州,瓊海十年的實(shí)地暴露試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比.他認(rèn)為兩種鋁合金加速方法之間有類似的腐蝕動(dòng)力學(xué)規(guī)律,其中前者相對(duì)于大氣腐蝕有較好的模擬性和加速性.也有人采用簡(jiǎn)易方法模擬濕熱大氣腐蝕試驗(yàn),在工業(yè)純鋁ZL10和ZL109合金表面誘發(fā)腐蝕,觀察和分析了鑄鋁合金中第二相和腐蝕產(chǎn)物的微觀形貌及化學(xué)成分.在吸附了水分和侵蝕性氯離子微觀孔隙周圍,由第二相粒子和鋁基體構(gòu)成腐蝕微電池發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),電位較負(fù)的鋁首先發(fā)生溶解,導(dǎo)致局部點(diǎn)狀腐蝕,腐蝕產(chǎn)物主要為鋁的不溶性氫氧化物,還含有少量的氧化鋁等.用室內(nèi)加速試驗(yàn)評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)鋁合金的耐大氣腐蝕性時(shí),除測(cè)量失重和孔蝕深度外,應(yīng)包括金相分析和力學(xué)試驗(yàn).室內(nèi)模擬加速試驗(yàn)從單因子控制到多因子控制,從簡(jiǎn)單的電位測(cè)量到交流阻抗技術(shù)等多種測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用,在過(guò)去的幾十年里得到一定程度的發(fā)展.但是在大氣腐蝕機(jī)理研究和準(zhǔn)確地重現(xiàn)大氣暴露試驗(yàn)結(jié)果方面,仍有較大的差距.室內(nèi)模擬加速試驗(yàn)的重復(fù)性還需要提高.一部分研究者做了室內(nèi)氣體腐蝕試驗(yàn),通過(guò)對(duì)一種或幾種腐蝕性氣體組分濃度、相對(duì)濕度、溫度及暴露時(shí)間條件控制,觀察金屬的腐蝕并通過(guò)多種手段分析腐蝕產(chǎn)物,給出腐蝕過(guò)程的動(dòng)力學(xué)規(guī)律和腐蝕機(jī)理.不過(guò),這些實(shí)驗(yàn)僅僅局限于純鋁材料,研究工作處于起步階段.Oesch用氣體試驗(yàn)箱分析了各腐蝕性氣體成分對(duì)純鋁大氣腐蝕的影響.他認(rèn)為臭氧對(duì)鋁的大氣腐蝕的影響要強(qiáng)于SO2和NO2.Bl?cher通過(guò)控制空氣中CO2的濃度,研究了CO2阻礙NaCl引發(fā)鋁的大氣腐蝕機(jī)制。
綜上所述,傳統(tǒng)的大氣腐蝕試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)是一段時(shí)間內(nèi)金屬的宏觀的、統(tǒng)計(jì)的腐蝕行為和規(guī)律,對(duì)大氣腐蝕過(guò)程中的關(guān)鍵反應(yīng)和中間過(guò)程缺乏清楚的描述.隨著儀器制造技術(shù)的進(jìn)步,人們?cè)絹?lái)越趨向于對(duì)金屬的大氣腐蝕過(guò)程進(jìn)行連續(xù)、原位的研究,從微觀上,甚至于原子尺度上認(rèn)識(shí)其腐蝕規(guī)律。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論
1）微合金化后的耐腐蝕性與合金中各相的電極電位有很大的關(guān)系.若基體相為陰極相,第二相為陽(yáng)極相,合金一般有較高的耐蝕性;反之,若基體相為陽(yáng)極相,第二相為陰極相,則第二相數(shù)量越多,電位越高,合金腐蝕越嚴(yán)重。
2）Al-7%Si合金的腐蝕從硅相及晶間處優(yōu)先開(kāi)始,以點(diǎn)蝕為主.加入Cu元素,實(shí)驗(yàn)合金有明顯的晶間腐蝕傾向.其它元素影響相對(duì)較小。
3）電化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所有實(shí)驗(yàn)合金均較快進(jìn)入鈍態(tài),隨著各合金元素的加入,實(shí)驗(yàn)合金的自腐蝕電位向負(fù)向移動(dòng),腐蝕電流密度增加。
合金元素和雜質(zhì)元素的影響
合金元素對(duì)鋁和鋁合金耐蝕性的影響是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題。因?yàn)檫@不僅與合金元素的電極電位( 電化學(xué)序) 有關(guān)，還與合金元素的存在形式( 固溶體還是析出的金屬間化合物相)、合金元素的加入量等諸多因素有關(guān)。
錳
錳在鋁合金中主要以MnAl6相存在而MnAl6相和鋁有著相同的自然電極電位，幾乎沒(méi)有電位差，少量的錳往往還會(huì)提高合金的耐蝕性。因?yàn)槟苌蒑nFeAl6，從而部分消除含鐵的強(qiáng)陰極性相（如AlSi2Fe等），從而增強(qiáng)了耐蝕性。所以Al-Mn合金是重要的防銹鋁合金之一。
鋅
鋅在 0.2％ 以下時(shí)，對(duì)鋁合金耐蝕性的影響不大。當(dāng)鋅作為某些高強(qiáng)鋁合金的添加元素時(shí)，其析出的金屬間化合物仍然可能成為鋁的陰極，但其對(duì)耐蝕性的影響小于銅、鐵、鎳等陰極性元素。
銅
銅以各種不同的含量存在于許多高強(qiáng)鋁合金中，它還可能在工業(yè)鋁及其合金中以雜質(zhì)出現(xiàn)。銅對(duì)鋁來(lái)說(shuō)是強(qiáng)陰極性元素( 電極電位正得多)，所以，即使銅的含量不多，也可對(duì)鋁及其合金的耐蝕性產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。如當(dāng)含有0.1％銅時(shí)，高純鋁的腐蝕速度提高了1600倍，要提高耐蝕性，銅的含量必須嚴(yán)格控制。
鐵
鐵是鋁合金中常有的雜質(zhì)，并對(duì)合金的耐蝕性有相當(dāng)大的影響，其作用僅次于銅。鐵對(duì)鋁來(lái)說(shuō)，也是強(qiáng)陰極性元素。鐵在鋁中的溶解度十分小，在溫度500℃時(shí)也僅為0.005％，過(guò)剩的鐵往往生成陰極性相FeAl3，對(duì)鋁形成微電偶腐蝕。
硅
硅對(duì)鋁耐蝕性的影響在不同鋁合金中是不同的。在Al-Si鑄造鋁合金中，過(guò)量的硅以片狀存在于合金中，它對(duì)鋁起陰極性相的作用，對(duì)耐蝕是有害的。在合金含有鐵時(shí)，硅可能會(huì)進(jìn)入FeAl3金屬間化合物，起強(qiáng)陰極性相作用，對(duì)耐蝕性影響很大。而對(duì)于可熱處理的Al-Mg-Si合金，時(shí)效后生成Mg2Si相，這種化合物的出現(xiàn)對(duì)合金耐蝕性影響不大。所以，對(duì)于鋁和鋁合金，單獨(dú)的硅不如硅和鐵同時(shí)存在時(shí)的有害作用大。
鎳
鎳廣泛用于可熱處理強(qiáng)化鋁合金的合金元素，它對(duì)鋁合金耐蝕性的有害影響小于銅和鐵。
鈦
鈦在鋁合金中的含量很小，它對(duì)耐蝕性的影響也不大。有報(bào)導(dǎo)，含鈦0.007％~0.008％時(shí)會(huì)對(duì)超純鋁在堿中的耐蝕性不利。而在某些酸中，0.16％~0.37％鈦的加入對(duì)工業(yè)純鋁耐蝕性會(huì)產(chǎn)生有利影響，而鈦對(duì)鋁在氯化鈉溶液中耐蝕性的影響卻很小。
鋁合金防腐保護(hù)研究進(jìn)展
為了解決鋁合金在大氣環(huán)境中的腐蝕問(wèn)題，通常需要對(duì)鋁合金表面進(jìn)行防腐保護(hù)，涂裝涂料是最經(jīng)濟(jì)有效的保護(hù)方式之一。傳統(tǒng)的涂層保護(hù)體系由轉(zhuǎn)變層（預(yù)處理層）、底漆和面漆構(gòu)成。轉(zhuǎn)變層的主要作用是增加基材與底漆間的
黏結(jié)達(dá)到一定程度的防腐效果，底漆主要是防腐，面漆主要起耐侯、裝飾及偽裝的作用。由于傳統(tǒng)的鋁合金防護(hù)與處理工藝中采用的六價(jià)鉻對(duì)人體有害，因此世界環(huán)境保護(hù)組織在1982 年起就要求限制使用鉻酸鹽和其它含鉻的化合物。所以研制無(wú)鉻、經(jīng)濟(jì)有效、環(huán)境友好的鉻酸鹽及緩蝕劑替代品和轉(zhuǎn)變處理層處理工藝是急需解決的問(wèn)題。用傳統(tǒng)的涂料材料和新工藝實(shí)現(xiàn)防腐、美觀、耐用、環(huán)境友好并具有偽裝功能的涂裝技術(shù)更是近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。
鋁合金表面處理方法
1）表面包鋁層。純鋁與空氣中的氧作用生成的氧化鋁薄膜很致密，可以防止腐蝕介質(zhì)與基體金屬進(jìn)一步接觸，從而起到防腐作用。在鋁合金板件的制造過(guò)程中，采用滾壓工藝在鋁合金板件表面包覆上一層純鋁。這種包覆純鋁的鋁合金稱為包鋁鋁合金。
2）陽(yáng)極氧化法。鋁合金的陽(yáng)極氧化處理是在電解液中將鋁合金制品作為陽(yáng)極，鋁板作為陰極，通電后在鋁合金制品表面生成氧化膜。陽(yáng)極氧化法形成的氧化膜較厚，具有較好的耐蝕性。這層氧化膜是一種不導(dǎo)電的絕緣膜，對(duì)底漆有良好的吸附能力，耐久性好，是一種優(yōu)先選用的表面處理工藝。
3）化學(xué)氧化法。在鋁合金制品的表面處理方法中，無(wú)鉻轉(zhuǎn)化處理已成為化學(xué)轉(zhuǎn)化處理方法的發(fā)展趨勢(shì)。目前主要采用的無(wú)鉻化學(xué)氧化方法有高錳酸鹽氧化法、鉬酸鹽氧化法、稀土金屬鹽氧化法、沸水氧化法、鋯鹽氧化法和鈦鹽氧化法。其中鋁合金的表面稀土化學(xué)轉(zhuǎn)化膜處理主要是以鈰鹽為主，由于稀土處理工藝無(wú)鉻無(wú)毒，處理后的溶液可直接排放，已成為近年來(lái)耐腐蝕膜的研究熱點(diǎn)。鈦與鉻性質(zhì)非常相似，在幾乎所有的自然環(huán)境中都不腐蝕，極好的腐蝕阻力源于在其表面上所形成的連續(xù)穩(wěn)定、結(jié)合牢固和具有保護(hù)性能的氧化膜層。鈦酸鹽類化學(xué)氧化膜將來(lái)有可能替代鉻酸鹽類化學(xué)氧化膜。
4）激光熔覆法。激光熔覆法是在高能光束的作用下，將一種或多種合金元素和基體表面快速加熱熔化，光束移開(kāi)后自然冷卻的一種表面強(qiáng)化方法。激光熔覆法可以在鋁合金表面熔覆銅基、鎳基復(fù)合材料以及陶瓷粉末，從而提高鋁合金表面的耐蝕性。
5）溶膠-凝膠法。溶膠-凝膠法是采用溶膠-凝膠工藝，用過(guò)渡金屬醇鹽作為合成氧化物的前驅(qū)體，在鋁合金表面形成氧化膜以減緩鋁合金腐蝕的方法。相對(duì)于其他表面處理方法，溶膠-凝膠法是目前鉻酸鹽表面處理的最佳替代品，因?yàn)槠渚哂惺┕すに嚭?jiǎn)單、防腐效果好等優(yōu)點(diǎn)。
6）等離子燒蝕法。用等離子燒蝕凈化金屬表面主要是化學(xué)蝕刻法和噴濺法?；瘜W(xué)蝕刻法是轟擊離子與金屬表面的脫位原子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的方法。噴濺法是通過(guò)氬氣和氦氣等惰性等離子氣轟擊金屬表面后發(fā)生離子交換，從而使有機(jī)或無(wú)機(jī)污染物離開(kāi)金屬表面的方法?；瘜W(xué)蝕刻法和噴濺法的主要差別是表面能的變化和對(duì)涂層與表面的影響。
用于鋁合金的防腐涂料
鋁合金經(jīng)過(guò)表面保護(hù)處理之后，雖然防腐性能得到大幅提高，但是還不能滿足金屬材料在強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中的防腐要求，需要進(jìn)一步涂裝涂料來(lái)提高其防腐性能。近年來(lái)，人們采用不產(chǎn)生可揮發(fā)性有機(jī)物（VCOs）和其它空氣污染物（HAPs）組分的幾種新型阻隔體系來(lái)對(duì)鋁合金進(jìn)行防腐保護(hù)。
1）等離子沉積。低溫等離子沉積可以在金屬表面形成具有優(yōu)異防腐性能的超薄輸水阻隔涂層：
（1）形成與金屬基體表面以共價(jià)鍵結(jié)合的高度交聯(lián)的聚合物膜；（2）與金屬基體具有優(yōu)異的粘接性；（3）優(yōu)異的耐化學(xué)性。
2）溶膠-凝膠法。采用溶膠-凝膠工藝，用過(guò)渡金屬醇鹽作為前軀體，低溫下可以在金屬表面形成三維氧化物保護(hù)薄膜。該氧化膜層是一種具有化學(xué)介質(zhì)性和熱耐久性的惰性輸水阻隔層。采用改進(jìn)的溶膠-凝膠工藝可制備各種金屬和合金的防腐保護(hù)涂層。近年來(lái)，Khramov 等采用自組裝納米顆粒（SNAP）工藝在鋁合金表面形成的轉(zhuǎn)變層，完全可以替代鉻酸鹽轉(zhuǎn)變涂層。
3）SPT 涂層。SPT 涂層可以同時(shí)起到底漆和面漆的作用。SPT 聚氨酯涂層的阻隔劑是由鉬酸鋅、磷酸鋅和苯甲酸鋅化合而成。其防腐性能較傳統(tǒng)的環(huán)氧（底漆）/聚氨酯（頂層）的多層體系更加優(yōu)異。
4）電沉積涂層。電沉積形成的連續(xù)膜厚度容易控制，且與金屬基體的粘結(jié)力強(qiáng)。電沉積涂層可以單獨(dú)作為底漆使用也可以代替整個(gè)涂層體系，可用于電沉積基體的樹(shù)脂有環(huán)氧樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂、醇酸樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂和聚氨酯樹(shù)脂等。
聚合物防腐蝕膜
聚合物防腐蝕膜在鋁合金表面形成厚度均勻、無(wú)孔，與金屬基體粘結(jié)力強(qiáng)的聚合物膜對(duì)鋁合金基體具有防腐蝕作用。
1）非導(dǎo)電類。非導(dǎo)電聚合物膜是通過(guò)阻止金屬基體和周圍腐蝕環(huán)境的直接接觸即屏蔽作用起到防腐蝕作用，它阻止環(huán)境中O2，H2O及雜質(zhì)離子與金屬基體接觸，從而阻止大氣腐蝕和電化學(xué)腐蝕。通常選用的這類聚合物主要有環(huán)氧樹(shù)脂、有機(jī)硅聚合物、聚苯乙烯及聚氨酯等的共混物、丙烯酰胺及 N-取代馬來(lái)酰亞胺與苯乙烯的共聚物等。
2）導(dǎo)電類。導(dǎo)電聚合物膜是利用聚合物膜的導(dǎo)電性，在聚合物膜與鋁及其合金基體界面間易發(fā)生氧化還原反應(yīng)和電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)形成穩(wěn)定的氧化膜，阻止金屬腐蝕。研究表明，甲基丙烯酸和丙烯酸的共聚物與聚苯胺形成的絡(luò)合物保護(hù)膜在鹽霧和酸性環(huán)境中防腐蝕性能比陽(yáng)極氧化處理的防腐蝕性好，且無(wú)剝離現(xiàn)象出現(xiàn)。
涂防腐劑
由于有機(jī)涂層中含有細(xì)孔及存在著低交聯(lián)密度或顏料濃度較高的微區(qū)，H2O，O3和Cl-等可以通過(guò)這些微區(qū)擴(kuò)散到涂層/金屬的界面，所以單一的有機(jī)涂層不能夠完全有效地防止底層金屬的腐蝕。因此，把無(wú)機(jī)或有機(jī)抑制劑與有機(jī)涂料體系聯(lián)合起來(lái)應(yīng)用以提高防腐性能是必要的。目前探尋到的有發(fā)展前景的鉻酸鹽防腐劑替代品主要有鈰化合物、鉬酸鹽、磷酸鹽和有機(jī)緩蝕劑等。
結(jié)語(yǔ)
目前，鋁及鋁合金在薄液膜下的腐蝕起因、控制因素和腐蝕機(jī)理等并不完全清楚。由于含有鉻酸鹽材料的嚴(yán)重危害性，促使人們對(duì)其應(yīng)用范圍進(jìn)行了嚴(yán)格限制和管理，因此探尋滿足鉻酸鹽材料使用性能要求的替代品和滿足相應(yīng)防腐性能的工藝技術(shù)是迫切需要解決的問(wèn)題。采用新材料、新方法、新技術(shù)開(kāi)發(fā)新型環(huán)保、性能優(yōu)異和應(yīng)用廣泛的鋁合金防腐措施將是今后發(fā)展的重點(diǎn)。
來(lái)源：Internet
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