随着我国汽车总量的不断增加，我国已经成为世界第三大汽车生产国，和世界第二大汽车消费国。铝合金汽车轮毂的年产量超过六千万件，有很大的出口额。为了满足市场的需求，铝合金汽车轮毂在结构和生产设计上都有很多形式。外观造型上有宽轮辐、窄轮辐、多轮辐、少轮辐等设计，外观式样有抛光涂透明漆、亮面涂透明漆、电镀等。涂抹的颜色也根据客户的要求有多重形式，不同的色彩、不同的设计、不同的外观是发展的趋势。
2铝合金汽车轮毂的优点
首先，铝合金汽车轮毂的重量比钢轮毂的重量轻，这样车整体的重量减少了，汽车的油耗也就相对的减少了。经计算铝轮毂的重要减轻在40%左右，90km/h到120km/h车速时，油耗可减少0.05L/100km,城市内行驶，可减少的油耗量略少些，如果按每十万公里节油计算，大约节约在40~50L。其次，铝合金汽车轮毂能够改善汽车的行驶性能，使行驶过程中的振动减小，让驾驶员驾车更加舒适。铝合金汽车轮毂采用数控设备进行加工，平衡性能比钢优越。车轮如果是钢车轮，平衡性比较差，高速性能不稳定，和铝轮毂相比较，还是铝轮毂的性能好。再次，铝合金汽车轮毂的散热性好，车轮的热源主要由刹车产生和车胎与路面的摩擦产生。在汽车高速行驶中，车轮如果温度持续过高，就会有出现爆胎的可能性。因为铝的导热性能比钢的导热性能好，而且铝合金汽车轮毂表面的设计也有利于散热，所以使用铝合金汽车轮毂可以减少爆胎的可能，更易于散热。然后，铝合金汽车轮毂的美观度也很不错，对于汽车整体形象，轮毂的美观度也是对其有很大影响的。现在汽车的轮毂设计中，一个不可缺少的设计就是汽车的轮毂的设计。汽车轮毂的造型直接关系到汽车的车身设计的档次，也可以突显出汽车的品味。制造厂商和设计者在车毂的风格设计上下了不少功夫，不单在颜色上进行设计加工，还给车毂加了花纹结构，不同的花纹有着不同的颜色，再经过电镀，添加了很多个性化的设计，也很大限度地满足各类人群的审美要求。
3铝合金汽车轮毂的设计开发
随着现在人民的生活水平的提高，同时汽车品种的增多，和汽车价格的下调。汽车已经成为大众消费的热点产品。从大众对汽车的认知和实用性，到对汽车的审美和汽车的功能过度。大众不仅要求汽车的优良的性能，方便的驾驶，还会要求汽车符合自己身份地位，以及符合自己的审美品位。车毂对于汽车整体的形象有着重要的影响，如果想在市场上长期立足，就需要轮毂的设计开发，汽车部件的设计开发也是企业发展的关键所在。
4铝合金汽车轮毂的生产工艺流程
4.1生产厂家对汽车轮毂的生产设计进行研究。中层共同参与，通过了解大众在汽车轮毂使用中遇到的问题及未能得到满足的需求，挖掘大众在汽车轮毂方面潜在的需求，提出问题解决问题。
4.2市场调研。考察同类汽车的轮毂在市场的竞争情况，根据目标汽车轮毂的市场分析潜在的竞争环境，同时也要了解当前政府政策，和其他环境因素。
4.3管理定位。由管理层对汽车轮毂的价格、设计、风格、功能、性能、主导方向进行定位。各项指标均以数字化形式体现。
4.4根据产品需求进行概念设计。综合汽车轮毂的技术质量要求更进一步构思，在风格、设计定位的基础上绘制出不同款式的轮毂图，对所设计出来的轮毂图进行比较，筛选出最完美的设计稿，然后对设计稿进行优化，形成机构图纸，再用建模技术进行建模，利用分析软件对所设计出的铝合金汽车轮毂进行应力分析，根据分析出来的结果进行完善和修改，再重新设计模型，并了解客户需求，选出最理想方案。
关键词：铝镁合金；压铸成形；铝镁应用
引言
在今天人们更关注可持续发展和环境保护时，以质轻和可回收利用为应用特点的铝镁合金结构材料的开发和应用越来越受到世界各国的重视，并日益成为现代工业产品的理想材料。现代科技和相关产业技术的发展, 使其各项独特优点日臻完善, 应用范围迅速扩展, 特别是汽车及3C 和航空用铝镁合金零部件的大量应用，使铝镁合金成为目前各研究和生产单位所关注的热点。本文论述了铝镁合金的成形工艺及应用现状。
1 铝镁合金成形工艺
压铸成形是铝镁合金铸造最主要的成形工艺。铝镁合金有优良的压铸工艺性能：合金液粘度低，流动性好，易于充满复杂型腔。用铝镁合金可以很容易地生产壁厚的压铸件，现在最小壁厚可达镁压铸件的铸造斜度为，而铝合金是镁压铸件的尺寸精度比铝压铸件高铝镁合金的熔点和结晶潜热都低于铝合金，压铸过程中对模具冲蚀比铝合金小，且不易粘型，其模具寿命可比铝合金件倍铝镁合金件压铸周期比铝件短，因而生产效率可比铝合金提高铝镁合金铸件的加工性能优于铝合金铸件，铝镁合金件的切削速度可比铝合金件提高27%，加工耗能比铝合金件低31%。生产经验表明由于生产效率高，热室压铸的铝镁合金小件的总成本低于冷室压铸的铝合金同样件。
近年来，一些新的压铸方法包括真空压铸、充氧压铸、半固态压铸也相继发展应用。其在消除铸造缺陷，提高铸件内在质量方面具有传统压铸方法无法比拟的优点。
（1）真空压铸法
真空压铸通过在压铸过程中抽除型腔内的气体而消除或减少压铸件内的气孔和溶解气体，提高了压铸件的力学性能和表面质量。目前已成功地用该方法生产的汽车轮毂、方向盘零件，其铸件伸长率由提高至。
（2）充氧压铸法
充氧压铸是在金属液充型前，将氧气或其它活性气体充入型腔，置换型腔内的空气。金属液充型时，活性气体与充型金属液反应生成金属氧化物微粒弥散分布在压铸件内，从而消除了压铸件中的气体，使压铸件可热处理强化，这方面的应用如日本轻金属公司用充氧压铸法生产出了计算机铝镁合金整体磁头支架、汽车轮毂等产品。
（3）半固态流变压铸技术
半固态流变压铸具有充型平稳、无金属飞溅、金属液氧化少、节能、操纵安全、减少铸件内孔洞类缺陷等优点。该方法的另一个优点是减少了铸件的收缩率，对某些铸件甚至可以采用零起模斜度，显著减少了铸件的脱模阻力，提高了铸件的尺寸精度。年，美国LIE 化学公司发明的铝镁合金半固态压铸工艺为铝镁合金的半固态金属加工迈出了第一步，并取得项专利。目前该技术已在美国、加拿大、日本等国家得到应用，逐步实现了商业化；该公司又于年推出了第二代半固态压铸设备，已生产出的铝镁合金半固态压铸件有汽车传动器壳盖、点火器壳体等。此外，用碳化硅增强的镁基复合材料结合半固态铸造方法，虽然目前尚未达到商业应用阶段，但将是今后压铸领域的一个发展方向。
（4）铝镁合金的压缩金属成形技术美国俄亥俄精密成形公司研制的铝镁合金金属压缩成形技术是在整个压铸件表面加压的成形方法。在压力下凝固，改善了金属微观组织，减少了晶粒尺寸和孔隙率，铸件致密均匀，生产出的铸件性能接近锻造的，可用于生产性能要求高、形状复杂的铸件。
2 铝镁合金的应用
铝镁合金具备的良好的抗腐蚀性能、易于焊接性和金属光亮性能使其不论在电子行业、航天航空工业，还是在交通运输、桥梁建筑等领域都具有广泛的应用，并且随着铝镁合金工艺技术的不断发展，近年来，铝镁合金在能源、日用品及文体用品等领域也有了一定的发展。
根据铝镁合金的应用状况， 可将其大致分为光辉合金、含镁1wt%的成形加工用材、含镁2wt%～3wt%的中强度合金以及含镁3wt%～5wt%的焊接结构用合金等。
（1）光辉合全。该合金是在铁、硅较少的铝锭中添加0.4%左右的镁，可用作轿车的装饰部件等。
（2）成形加工用材，如5005、5050 是含有1wt%左右的镁的合金， 强度不高，但加工性良好， 易于进行阳极氧化， 耐蚀性和焊接性好。可用作车辆内部材料，特别是用作建筑中的低应力构件和器具等。
（3）中强度合金，如5052 是含有镁2.5wt%与少量铬的中强度合金，耐海水性优良，耐蚀性、成形加工性和焊接性好。具有中等的抗拉强度，疲劳强度较高。此类合金应用范围较广。
（4）焊接结构用合金，如5056 是添加镁5%的合金，在铝铝镁合金中，它具有最高的强度。在低温下的静强度和疲劳强度也较高。切削性、阳极氧化性良好，耐蚀性也优良。适于用作照相机的镜筒等部件。
综上所述可知，铝镁合金在航空航天、交通运输、电子电气、建筑和桥梁结构、机械制造、包装、容器等领域中得到了广泛的应用，并逐渐应用于能源工业、文体用品、日用品以及耐用消费品等领域中。我国铝资源和镁资源均十分丰富， 随着世界各国对降低燃油消耗和减轻环境污染的日益重视，铝镁合金正在受到越来越多的关注，并将逐渐应用到各行业领域中。
3 结束语
通过本文中介绍的铝镁合金的广泛应用，也及其巨大的市场潜力， 近年来铝镁合金受到各国广泛的关注和重视，但在这领域内还有一些尚未解决的问题，主要集中在成形性能和强度性能这两个方面。与钢板相比，铝镁合金的成形性能同钢板成形还存在着一定的差距， 这就在一定程度上限制了铝镁合金在较为复杂的零件上的应用，因此，今后铝镁合金领域研究的一个很重要的方向就是提高其成形性能。通过使铝镁合金具备更好的强度，良好的深冲性能、冷弯性能和可焊性能等，就有望成为在汽车工业中替代钢铁的材料。
参考文献
[1] Li Daoming， Amit K，Ghosh． Biaxial warm forming behavior of aluminum sheet alloys [J]． Journal of Materials Processing Technology，2004，145：281-293
[2] 郭正华，李志刚，黄重九等。《铝合金板温成形过程摩擦在线检测系统的研究》[J]。锻压技术，2004，(2)：12-15
[3]康永林，毛卫民，胡壮麒。《金属材料半固态加工理论与技术》[M]。北京：科学出版社，2004
关键词：学科思想；铝的重要化合物；元素化合物教学
中图分类号：G632 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2014）24-212-03
通常来讲，一个学科由学科知识、学科能力和学科思想三部分组成，其中学科思想是学科的灵魂和核心。在进行化学教学的过程中，如果忽视学科思想的渗透，很有可能造成“只见树木不见森林”，学生缺乏有效建构知识过程中运用到的学科方法、学科思想，这将影响到学生学习成绩和学生的发展。
对于元素化合物知识，学生普遍觉得知识点多而杂，解题方法技巧性较强。如果在进行元素化合物知识教学过程中，能有效渗透学科思想，学生就能有效建构知识点的关系网，理解元素化合物转化主线。在元素化合物知识教学中，常见的学科思想方法有：1.“结构决定性质、性质决定用途”；2.通过对物质进行分类，运用比较和联想思想；3.数形结合；4强弱规律；5微粒观；6.科学探究，包括实验探究；7.运用化学史，体现化学史的知识和教育价值等。本文以人教版必修1第三章第二节――铝的重要化合物为例，具体阐释怎么样渗透化学学科思想。
一、引入新课
[讲述]著名物理化学家和化学教育家傅鹰说“化学给人以知识，化学史给人以智慧”，我们追寻古人和科学前辈的足迹，去了解铝的历史、铝发展，来获得有关铝的认识。
[ppt呈现] 科学史话 铝的价值几何：1746年，拉瓦锡（法国）证实不能用C还原Al2O3；1852年，奥尔斯泰（丹麦）用钾汞齐还原无水氯化铝，然后再真空条件下蒸馏出去汞，人类第一次得到几毫克的铝粉；1854年，戴维尔（法国）用金属Na还原NaAlCl4，得到纯度为97%的铝；1855年，巴黎国际博览会上，展出了一小块铝，标签上写到：“来自粘土的白银”，当时铝比黄金还贵，铝成为达官贵人炫耀财富的饰品；1886年，霍尔（美国）和埃鲁（法国）分别独立地发现了用冰晶石Na3AlF6作为助熔剂，通过电解熔融Al2O3制备铝的方法，从此人类找到大规模、廉价的获得金属铝的方法，铝价身价大跌成为“平民金属”；1892年，拜耳（奥地利）发明了用碱液从铝土矿中提取氧化铝的方法，这一方法与霍尔电解法结合奠定了现代工业电解法冶炼铝的基础。
[问题讨论]在1885年，铝价怎能比黄金？是什么使得铝身价大跌呢？用化学方程式解释霍尔电解法生产铝的原理。
[讲述]门捷列夫曾经说过：科学不但给人以知识，还能创造真正的精神和物质财富，更能创造出我们不能获得的东西。正式由于化学工业技术的进步，铝的大规模的使用才有可能。
学科思想：运用化学史，体现化学史的知识和教育价值。著名物理化学家和化学教育家傅鹰说“化学给人以知识，化学史给人以智慧”，通过金属铝的化学史的介绍，了解铝的发展历史、铝的冶炼方法，了解化学技术的进步对人类生产生活的影响。
二、Al2O3、Al（OH）3的性质
1、Al2O3的物理性质
[讲述]既然电解铝的过程中使用了氧化铝，那么氧化铝的物理性质、化学性质如何？
物质 Na2O MgO CaO Al2O3 Fe2O3 CuO
熔点 1275?C 2800℃ 2572℃ 2050℃ 1565℃ 1326℃
[阅读资料]阅读下面的表格1和资料，总结氧化铝的用途，并解释氧化铝具有这些用途的原因是什么？
表1常见氧化物的熔点
资料：天然存在的氧化铝――刚玉的硬度仅次于金刚石，是价廉的磨料、切割工具；熔点高于2000℃的物质可以作特级耐火材料，如制作耐火坩埚、耐火管、高温金属陶瓷；氧化铝在陶瓷工业中常做增白剂；④铝制品通常利用阳极氧化处理其表面从而形成致密氧化膜，保护内层金属
学科思想：性质决定用途，用途反映性质。从氧化铝的用途着手，反推氧化铝的物理性质。避免说教式介绍氧化铝的物理性质。
2、Al2O3的化学性质
[讲述]在第一节学习金属的有关性质时，我们学习到了铝与酸碱溶液的反应。不知同学们是否还记得实验现象，它有何特殊之处呢？
[实验视频]在两支试管中分别加入5 mL盐酸和5 mL氢氧化钠溶液，再分别放入一小段铝片。观察实验现象。
[问题讨论]两支试管中为什么刚开始没有气体产生，后来有气体产生？
[讲述]刚开始时没有气体?金属铝表面有氧化铝，氧化铝与酸、碱反应没有产生气体。一段时间后均有气体产生?氧化铝已经反应完全，金属铝与酸、碱反应产生了气体。说明氧化铝对金属铝的保护也是有限度的，在强酸、强碱条件下，氧化铝也是“泥菩萨过江，自身难保”。
[问题讨论]氧化铝为什么能和酸反应？哪些氧化物能酸反应？
[讲述]从氧化铝所属类别看，Na2O、MgO、CaO、Al2O3属于碱性氧化物：
Na2O+2HCl=2NaCl+H2O，MgO+2HCl=MgCl2+H2O，CaO+2HCl=CaCl2+H2O ，
这些反应的实质均为O2-和H+反应（渗透微粒观）。氧化
铝也属于碱性氧化物，和酸反应应该和前几者类似：Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O。
[问题]氧化铝为什么能和碱反应？能和碱反应的氧化有哪些？
[讲述]说明氧化铝应该和CO2类似?均为酸性氧化物。CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O，产物Na2CO3得出可以这么理解：Na2CO3中Na+?碱对应阳离子，CO32-?酸性氧化物对应酸根离子。
[问题]氧化铝对应的酸根离子可能是是什么？在哪里学过含铝的阴离子？
[讲述]氧化铝对应的酸根离子可能是AlO2-，于是得到氧化铝和NaOH溶液反应方程式：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O。
学科思想：微粒观，类比思想。在比较的基础上根据根据两个事物在某些方面的相似或相同的属性，推测在其他方面也可能相同或相似。通过类比可以得出未知物质的性质。类比推理一般有下列模式[1]：若①A事物具有性质a，b，c，d ②B事物具有性质 ， ， 则③B类事物可能具有性质 。类比推理的核心是求同存异，获取新知。通过类比思想，降低Al2O3的化学性质学习的难度，使得推测出来的结果可靠可信。
3、Al（OH）3的制备
[讲述]了解和掌握物质的性质不是化学工作者最终目的，最终目的之一是制备和创造物质（自然界原来没有的物质）
[问题讨论]在实验室怎么制备一定量的NaOH、Ca（OH）2？如果现在实验室有铝片、稀盐酸、氢氧化钠溶液、氨水、硫酸铝溶液、蒸馏水，怎么样制备Al（OH）3？说出你的设计方案。
[学生方案总结]方案一：Al+H2OAl（OH）3 方案二：Al2O3+H2OAl（OH）3 方案三：Al2（SO4）3+NH3 H2OAl（OH）3 方案四：Al片+稀盐酸+稀氨水Al（OH）3 方案五：Al片+稀盐酸+ NaOH溶液Al（OH）3 方案六：Al片+NaOH溶液Al（OH）3 方案七：Al片+NaOH溶液+稀盐酸Al（OH）3
[问题讨论]方案一、二、六是否可行？
[讲述]方案一因铝不能在水中溶液也不能跟水反应、方案二因氧化铝不能在水中溶液也不能跟水反应，方案六制备出来的是NaAlO2，这些实验方案都是错误的。其它方案都有可能制备出Al（OH）3。
[问题讨论]其余方案中，试剂（药品）加入有多少种滴加顺序？改变滴加顺序实质上改变什么？
[讲述]改变滴加顺序实质上改变的是物质的相对用量。
[分组实验]分几个小组：第1小组使用方案3制备，观察并记录现象，下同。第2小组使用方案3（和第一组试剂滴加顺序相反），第3小组使用方案4（注意稀盐酸用量），第4小组使用方案4（和第三小组试剂滴加顺序相反，注意稀氨水用量），第5小组使用方案5（注意稀盐酸用量），第6小组使用方案7（注意强氧化钠溶液用量）。
表2小组实验结果
小组 1 2 3 4 5 6
方案 3 3（滴加顺序相反） 4 4（滴加顺序相反） 5 7
现象 有白色沉淀 有白色沉淀 滴加氨水有白色沉淀，继续滴加氨水沉淀未明显溶解 滴加稀盐酸没有沉淀生成 滴加氢氧化钠有白色沉淀，继续滴加氢氧化钠沉淀消失 滴加稀盐酸有白色沉淀，继续滴加稀盐酸沉淀消失
[问题讨论]小组1、2现象为何一致，这说明什么？小组5、6现象类似，为什么刚开始有沉淀，后来沉淀消失？这能说明什么？你能写出这些反应对应的方程式吗？小组3、4仅仅是试剂滴加顺序不同为何现象明显不同？
[讲述]1、2两小组现象说明，Al2（SO4）3+6NH3 H2O=2Al（OH）3+3（NH4）2SO4（弱碱制备更弱的碱），Al（OH）3不能被NH3 H2O溶解。第5小组现象说明，2Al+6HCl=2AlCl3+3H2，AlCl3+3NaOH=Al（OH）3+3NaCl（强碱制备弱碱），生成的Al（OH）3可以被NaOH溶解，第6小组现象说明：2Al+2H2O+2NaOH=2NaAlO2+3H2，NaAlO2+HCl+H2O=NaCl+Al（OH）3，生成的Al（OH）3可以被HCl溶解。小组4说明铝片不能和氨水反应，滴加稀盐酸时稀盐酸和氨水反应生成氯化铵。小组3反应原理和小组5类似，只是Al（OH）3不能被氨水溶解。
[问题讨论]Al（OH）3可以被HCl溶解，也可以被NaOH溶解？能和碱反应的物质属于哪些类别物质？Al（OH）3能和碱反应，说明Al（OH）3属于哪类物质？
[讲述]H+ + AlO2- + H2O?Al（OH）3?Al3+ + 3OH-，实际上Al（OH）3和铝酸H3AlO3是同一个物质。
NaAlO2+HCl+H2O=NaCl+Al（OH）3可以看成盐酸制备出了铝酸H3AlO3。Al（OH）3在强碱性条件下会发生酸式电离Al（OH）3?H+ + AlO2- + H2O，在这种条件下Al（OH）3表现出酸
性――铝酸H3AlO3，因此Al（OH）3+NaOH=NaAlO2+H2O，相当于弱酸和碱反应，制备出了更弱的酸――H2O。
[问题讨论]1.上述方案3、4、5、7能否制备出Al（OH）3？这些方案中哪些较好？2.课本上是怎么样制备Al（OH）3的？为什么不用强碱如NaOH来制备？
学科思想：强弱规律，科学探究。利用“强电解质可以制备弱电解质，弱电解质可以制备出更弱的电解质”，这一原理来深刻理解有关氢氧化铝的反应。其次，用科学探究的方法来讨论制备Al（OH）3的方法。科学探究并不等同于动手操作、进行实验活动，凡是有利于学生建构知识体系、形成科学观念、领悟科学研究方法的各种活动都属于科学探究范畴。 逻辑推理探究在教材中主要有两种类型：一种是在学生原有认知基础上 通过猜想与假设，运用已掌握的化学规律 从理论上推导出新的化学规律。它注重理论推导。另一种是利用化学实验，在实验基础上，通过对实验结论的分析、综合、比较、归纳和演绎等逻辑推理得出化学规律，它注重逻辑推理[2]。
在做实验之前对方案的评判、指导，如“[问题讨论]方案一、二、六是否可行？”、“[问题讨论]其余方案中，试剂（药品）加入有多少种滴加顺序？改变滴加顺序实质上改变什么？”都属于落体推理探究，这也是科学探究重要形式；其后分小组实验则是实验探究，这是通常教师比较熟悉的科学探究方式。
4、铝的化合物转化关系总结
[问题讨论]通过氧化铝和氢氧化铝的性质的学习，现在你能否总结铝的化合物（氧化铝和氢氧化铝）的重要性质，及其之间转化关系？试着以概念图的方式，画出物质间转化关系：
图1概念图示例图
[小结]氧化铝的性质，氢氧化铝的制备方法
三、启示
元素化合物知识的教学，物质化学性质、制备、用途是核心。如果单纯就知识论知识，必然造成知识点乱、杂、多，若能在教学过程中有效渗透学科思想，必然会对学生长远发展有利。目前的高考题也越来越重视学科思想方法的考查[3]，这是和素质教育的本质要求是吻合的。在教学中渗透学科思想，也应该引起教师的重视。
参考文献：
[1] 林肃浩.《更高妙的高考化学思想方法》[M].杭州：浙江大学出版社，2012.
1.铝合金材料概述
铝合金作为应用最为广泛的合金，本身具有优良的导电性、导热性和耐腐蚀性，并且密度低、强度高的特点，多方面的优点，使得其成为应用最为广泛的合金材料。铝合金由于本身的物理特点，决定其拥有较强的塑性，具有方便加工的特点，可以制造成各种类型的板材。铝合金主要是在经过长期的实践证明后，人们将纯铝通过热处理的技术手段加入了其它的合金元素，得出的铝合金的强度比纯铝要高，同时也保有了纯铝的轻质的特点，使得这样的合成为铝合金变成了一种较为理想型的工业材料。
铝合金主要是作为一种复合型材料应用在各个工业领域，在各领域的工业生产中，铝合金超高的性价比，成为有色金属材料的首选，在工业生产中，铝合金用其本身的优点，代替了部分金属的缺点，综合之下，铝合金成为一种最合适宜的有色金属工业材料。
2.铝合金在汽车工业中的应用
随着世界范围内能源危机的到来，汽车行业的节能降耗成为其发展的重要方向。而汽车的节能降耗，就不得不考虑到汽车的自重以及油耗，本文主要探讨的就是汽车的本身的自重问题所引发的能源的浪费，汽车重量的减轻，能够有效的提升每升燃油的行驶距离，因此汽车车身以及零部件的选择就显得重要起来，实践证明，铝合金论文是一种良好的汽车车身以及零部件选择材料。铝合金具有较好的可塑性，密度小，质量轻，并且具有一定的耐腐蚀性，最重要的一点是性价比高，成本低，因而成为一种较为常规性的汽车制造的工业金属材料。有研究显示，采用铝合金材料，能够有效的提高汽车的行驶效率，极大的降低汽车能耗，对节能环保有一定的功效。
说到铝合金在汽车工业中的应用，就要从铝在汽车中的应用说起，资料显示，最早将铝材应用到汽车工业中的是印度，后来逐渐被越来越多的人效仿。甚至曾在一些早期的豪华车上应用过。随着铝合金的不断发展，其应用也自然开始变得细化了，应用在汽车工业中的铝合金，主要有铸造铝合金和变形铝合金，其中铸造铝合金的使用量是比较大的。其具备了铝合金本身该有的优点，能够根据具体的现实情况来对汽车零部件的形状、质量等进行塑形，将不同的零部件的价值发挥到最大的程度。例如铸造铝合金能够应用在离合器外壳、变速器、水泵等部件上。除此之外，现在汽车工业中也开始采用一些新型铝合金，诸如泡沫铝合金、快速凝固铝合金、铝基铝合金等。泡沫铝合金，作为一种气泡型铝合金材料，质量小是其最大的特点，除了质量小，其还具有较高的吸能特性，将其应用在车顶盖板上，也能在一定程度上提高了安全性。快速凝固铝合金，是一种利用铝合金固液态极限的一种铝合金，这样的铝合金代替了钢构结构，减轻了车身质量，同时也在一定程度上降低了噪音。而铝基铝合金，是一种复合型材料，这是一种增强型材料，具有较好的耐热、耐磨等性能高，一般可以用在发动机上，发动机的零件就需要高强度的耐热、耐磨性能材料。
3.铝合金在汽车工业中的发展
铝合金作为一种质量较强的有色金属材料，被广泛的应用在多个工业生产与制造领域。在汽车工业领域，铝合金也自然的发挥了其巨大的使用价值。一系列的实践证明，铝合金具有超高性价比，与此同时本身也具有多方面的优势，能够在汽车工业的节能降耗上发挥不小的价值。铝合金与其他的合金相比较而言，在成本、技术、制造等方面具有明显的优势，是一种综合性能比较好的轻金属材料，在未来的汽车工业发展中，也必将是一种重要的制造材料。目前，我国的铝合金技术在汽车工业领域的应用没有一些发达国家先进，但是随着近些年来的发展，我国在这方面也取得了一定的成绩，相信在未来的汽车工业发展中，铝合金必将成为首选的轻金属材料。这也是全球范围内能源问题的有效解决方式之一。
铝合金多方面的优势决定了其在汽车工业领域的广阔的发展前景，相信未来我国也会在铝合金在汽车工业领域的发展中取得一定的成绩。
4.结语
铝合金是一种比较普遍的工业金属材料，被广泛的应用在各个机械制造工业领域，汽车行业就是其中一个采用铝合金的行业，铝合金在汽车工业中的应用有铸造铝合金以及变形铝合金，除此之外，还有一些新型铝合金被应用在不同的汽车零部件上。我国对于铝合金在汽车工业发展中的研究还是比较落后的，但是近几年也取得了一定的发展，未来铝合金将会是汽车工业首选的材料。
[参考文献]
关键词：高强铝合金 MIG焊 接头性能
0 前言
目前，高强铝合金作为大众化的金属材料已批量应用于汽车、轨道车辆以及航空产业。由于铝合金具有密度小、比强度高等特点，特别是近年来高强度铝合金的生产制造技术的提高使铝合金的应用更加广泛。
由于高强铝合金极强的氧化能力，较大的比热容和导热系数等特点使铝合金的焊接变得比较困难，传统的焊接方式很难满足铝合金的焊接要求，目前大量运用与工业生产的焊接方式为MIG焊，所以研究高强度铝合金的焊接接头性能尤为重要，本文以一种高强铝合金的MIG对接焊接头为研究对象，研究了焊接接头的一些基本性能，使从事铝合金焊接的人员更加直观的了解高强铝合金的焊接接头性能。
1 试验方法及仪器
试验用的铝合金材料为可热处理强化的高强铝合金，试验材料厚度10mm。采用MIG对接焊，焊丝是直径为1.2mm的ER5356，焊接电流为180A～240A，焊接电压为20～26V。拉伸试验采用AG-10KNA型材料拉伸试验机，疲劳试验为MTS810疲劳试验机，金相使用Nikon EPIPHOT300型金相显微镜XJP-2型金相显微镜观察金相组织。
2 试验结果与讨论
2.1 拉伸性能
在拉伸试验中，母材拉伸试件的断裂位置比较分散，有的在试样中间处有的在试样的肩壁处，而焊接试件的断裂位置比较一致，都是在试样的中部，也就是焊缝处断裂。
实验表明次高强铝合金MIG焊接接头的抗拉强度为268MPa，断后伸长率为6.9%，其拉伸断口部位位于焊缝中心位置，可见此高强铝合金焊接接头的焊缝强度最低，成为焊接接头的薄弱环节。
2.2 疲劳性能
在疲劳试验中，母材疲劳试件的断裂位置比较分散，有的在试样中间处有的在试样的肩壁处，而焊接试件的断裂位置比较一致，都是在试样的中部，也就是焊缝处断裂。
以疲劳寿命的对数为横坐标，疲劳试验过程中的应力幅值为纵坐标，对次高强铝合金的基体和对接焊接试样的疲劳结果进行绘图如图2-2所示：
从整体上看焊接试样的疲劳性能明显不如基体的疲劳性能，两者的曲线变化都比较平缓，说明疲劳试样不存在大的缺陷或者试验条件不合适等因素。在本试验所加应力范围内此高强铝合金基体整体疲劳寿命变化比较平缓，疲劳寿命未出现较大的波动，随着应力级数的减小，其疲劳寿命就会变长，外加应力变化对此高强铝合金的疲劳性能影响比较大，即此铝合金对外加应力的敏感度比较高，在工程使用过程中要特别注意外加应力的变化，但是在低应力条件下此种铝合金的疲劳性能特别好，另外，图4-8此高强铝合金的S-N曲线并非是大量统计结果，只是表达疲劳性能趋势的疲劳寿命曲线，不能以此作为工程上的判断依据。
2.3 显微组织结构
为了更好的研究此高强铝合金显微组织结构与基本性能之间的关系，分别对此铝合金的基体以及焊缝、热影响区进行了金相组织观察和透射电镜观察，如图2-3所示。
图2-3（a）表明，铝合金焊接接头焊缝区为铸态组织。图2-3（c）表明铝合金焊接接头靠近焊缝边缘有一条很窄的熔合区，形成了较为粗大的等轴晶组织，紧接着为淬火区、过时效区、完全再结晶区及不完全再结晶区。在焊接热作用下，靠近焊缝的热影响区的一些元素在铝基固溶体的一定结晶面上偏聚形成GP区，形成热影响区内的淬火区。但在过时效区内由于强化相析出的数量少而大，形成软化区。
图2-3（b）为高强铝合金焊接接头热影响区的显微组织，该区处于热影响区的过热区，与图2-3（c）基体的显微组织相比较，此区的晶粒在热作用下长大，部分强化相粒子溶解，分布不均。
3 结论
通过对焊接以及基体拉伸及疲劳试验断裂的位置而知，焊件的断裂位置集中于焊缝附近，说明焊缝附近是焊接接头的薄弱区域，焊接接头相对母材而言在拉伸强度和疲劳性能上都有所下降；
通过焊接接头不同区域金相观察表明在焊接作用下即使焊接接头的焊缝成形比较良好，在焊接接头区域也存在着组织的不均匀行，是焊接接头的性能下降。
参考文献：
[1]刘静安，谢水生.铝合金材料的应用与技术开发[M].北京：冶金工业出版社，2004
【关键词】钢铝焊接；异种金属；焊接技术；问题
一、绪论
目前对于异种金属合成的发展，铝和钢的焊接也成为机械制造业中的重点与难点，由于不同金属性能的差别，导致异种金属的焊接具有较大的难度性。钢和铝的连接方式有粘接与机械连接两种，粘接的使用比较局限，不适用于超强度的焊接要求，适合对接头强度要求低的焊接过程；而机械焊接能实现较高的接头焊接强度，但是不能保证良好的气密性，而且机械连接一般会留下连接痕迹[1]，对于要求精密的金属部件，这种方法显然不适合。为了实现异种金属的合成，达到最佳的金属性能，降低金属制造成本，近年来，广大研究人员正在对异种金属焊接技术进行研究与探索，本文就异种金属焊接技术的相关方法与问题进行了论述。
二、铝钢异种金属的焊接性
在各种加工制造行业中，铝合金的质量轻、耐腐蚀性强、延展性较高[2]，成为目前广泛应用的一种轻金属，而钢是机械加工行业中使用最普通的金属，在工业建设中扮演着重要的角色。近年来，以铝、铝合金为基本材料的金属构件使用越来越普遍，并得到了人们的关注。
铝与钢的金属的物理与化学性能上有较大的差异，导致铝与钢焊接过程难以实现，主要的差异体现在以下几点：
（1）熔点不同；钢的熔点比铝的熔点高，在两者进行焊接的过程中，由于温度的变化当铝完全熔化成液体的状态时，钢仍处于固态的形式；两者的密度也相差很大，如果实现了铝与钢的同时融化，这时候由于液态的铝水比钢水的密度小，会浮在钢水上，在对金属进行冷却、定型时，就导致两种金属融合的不均匀，从而降低金属接头的性能。
（2）夹渣现象容易发生；夹渣现象指的是铝及合金在焊接的过程，在母材上形成氧化膜，这种氧化膜很难融化，从而阻碍了两种金属的融合；通常在熔池表面也会产生氧化膜，并随着温度的升高变得越来越厚。氧化膜会严重影响到液态金属的融合，最终导致金属焊缝中出现夹渣的现象[3]。
（3）铝钢焊接接头变形问题；由于铝与钢的密度、热导率相差较大，两者的线膨胀系数也差距很大，在铝和钢的焊接过程中会造成焊接接头的变形，严重时会造成焊接金属裂纹的产生。
三、铝和钢焊接的相关方法与问题
3.1铝和钢的压焊
在铝和钢的焊接过程中，形成铝钢复合板是通过滚焊或爆炸复合的方式，但在这个过程中，铝和钢之间容易形成硬度较高的化合物，由于铝与钢物理、学相关的差异较大，导致压焊过程金属的的高塑性变形，从而使金属材料发生高密度位错，形成高硬度的化合物，影响复合板的使用性能。
为了提高铝合金与钢板的接触力度，相关研究人员发现了压轮的方法，使用压轮的方法能提高压焊过程中铝和钢之间的热传递速率；由于金属间脆性物质的存在，金属间的断裂现象时有发生，激光压力焊接技术的普及与应用提高了金属间的延展性与强度，激光压力焊可以根据不同的压力使用不同功率的激光，有效的提高了接头的强度。
3.2铝和钢的搅拌摩擦焊
当对铝合金和不锈钢进行焊接时，我们通常采用搅拌摩擦焊[4]的方式提高焊接的质量。大量的实验表面，当异种金属焊接过程中处于低转速的情况下，如果不能保证温度增长的速度，就会造成焊接接头的烧坏；而在高转速下，金属又会快速燃烧，也不能很好的保证金属的性能。铝和钢在焊接过程中未来保证良好的焊缝强度与接头形态，通常采用摩擦搅拌焊，这种方法在异种金属焊接中的使用率很高，具有节约能源、时间的优点，所需的能量与温度较低，保证了异种金属良好的形态，但是其焊接效率还仍需进一步提高，相关的研究与工艺也不太成熟。
3.3钎焊
近年来，相关研究人员对铝合金与不锈钢的焊接工艺做出了研究，利用钎焊工艺方法降低了异种金属焊接过程中焊缝的化合物的产生。实验表明采用钎焊工艺方法进行焊接能防止铝、铁原子的扩散，根据钢和铝的熔点差异，利用铜与焊缝交界面产生的A1Cu有效的提高了焊缝的裁剪性能，很好的结合并利用了钎焊与熔焊的特点。
近年来，钎焊形式一电弧焊形式的焊接方法也广为传用，钎焊形式一电弧焊方法的原理是利用电源对钢以及铝进行加热，并将铝基焊丝接头进行融化，同时保证钢母材的固态状态。钎焊形式一电弧焊方法实现了熔焊方法的结合，具有很高的灵活性，并且不会造成能源的浪费，是一种高效的高温焊接方式。利用钎焊形式一电弧焊方法进行异种金属的焊接时，很大程度的缩短了钎焊接头在高温下的处理时间，抑制了母材产生较大晶粒，保证了焊接后金属外观的流畅与美观，具有较好的自动化性能，很大地提高了异种金属焊接的质量。
四、结语
社会科技与经济水平的发展对机械制造业的发展水平提出了更高的要求，为了提高金属构件的性能，异种金属合成的课题被人们广泛关注起来。铝和钢之间性质差异较大，两者的焊接问题一直都是广大研究人员的研究难点。异种金属焊接技术质量的提高直接影响到金属结构复合工程的发展，甚至成为整个机械制造业的发展的重要指标。近年来，我国铝、钢焊接技术的发展已经有了相关的起色与进步，但是广大研究人员还需对异种金属激光焊接技术进行不断研究与创新，持续推动我国机械制造业的进步与发展。
参考文献：
[1]虞钢，赵树森，张永杰，何秀丽，庞铭. 异种金属激光焊接关键问题研究[J]. 中国激光，2009，02：261-268.
[2]赵旭东. 铝/钢异种金属激光填充粉末熔钎焊接技术研究[D].北京工业大学，2012.
关键词：冷轧机；粘铝；工作辊
在铝加工企业冷轧机工作辊粘铝现象往往是在高速压轧时，达到了某种压力和温度的条件，使得铝粘附在轧辊表面，或者是在压轧过程中突然出现了断带。产生以上问题的原因一般主要是铝合金的物理性质和周围环境的变化导致的，下面我们就以上粘铝现象进行分析，从铝及其合金的物理性质入手，结合周围环境变化针对粘铝现象产生本质原因，提出应对措施。
1 铝及铝合金成分结构与性质
纯铝的密度小，铝具有独特的物理化学性能，铝是银白色的轻金属，密度小，导电率较高，仅次于金、银、铜、居第四位。纯铝的热导率约比钢大两倍多。铝及铝合金的力学性能随其纯度而变化，纯度越高，强度越低，塑性越高。铝及铝合金的一般都、特点是，随着温度的升高，其抗拉强度降低；温度降低，则抗拉强度就增高，延伸率随之增加。 铝合金很容易加工成型，容易铸造、压制、冲压、拔丝、施压、拉行、和滚压等各种方法制成各种样式的制品。它也能用锤击、锻打等方式制成各种形状怪异的制品。铝及铝合金易于机械加工并且加工速度快，这也是大量使用铝零件的重要因素之一。
2 冷轧机工作现场状况
在被调查冷轧车间设备是可逆式冷轧机；主电机功率900kW；通过实际的调查工作辊由于擦伤、辊印而换辊5次；由于粘铝导致换辊26次，在记录中有4次严重粘铝。从记载的粘铝位置来看大部分是发生在上工作辊和下工作辊的中部，也有少部分是在两侧或端面。通过仔细查看工作辊，发现在期中心部位产生了80mm宽，长约350mm的辊印痕带，同时铝带材表面也相应有辊印痕带，这两方面的情况都说明支承辊的剥落缺陷已经反映到工作辊的表面上，可以确定支承辊一定存在细微的裂纹或擦伤。轧制油由于开机时间长其温度会大大超过工艺允许的温度范围，另外粘铝现象的时间正值夏季高温时间，室外温度35度，厂区内的工作温度高于室外温度3-4度。温度的变化将对粘铝现象产生很大的影响。
2.1 辊表面剥落带分析
支承辊辊面中心部位有剥落带说明辊面的粗糙度发生了变化，这势必将导致工作辊辊面的粗糙度增大。使带材与辊面接触面积增大，相应粘结点增多变大，在轧辊表面与带材分离时轻微粘铝；如果在局部粘结较重那么会被轧辊带走，从而在铝带材面上形成凹槽。这样的结果就是比较严重的粘铝现象。铝轧制过程中会产生较多的热量，伴随着金属的形变正常可以将这些热量通过乳化液均匀带出，往往均匀的散热不会对轧辊面产生影响。但是如果产生粘铝、跑偏打滑、甚至断带现象时，就会使局部过热，从而影响轧辊表面，对轧辊产生较大的热冲击，生产过程中如果不能及时消除由于此缺陷带来的影响，势必会造成辊面剥落报废的严重后果。
2.2 环境温度分析
夏季室外温度较高，轧辊在高速轧制时其温度一般在200度左右，轧机的冷却主要依靠轧制油来冷却，但是由于长时间的做功，油温也不断升高，使油品不断恶化，导致轧制油老化现象的产生，而轧制油此时已经超出工艺标准范围，因此轧辊不能得到及时的冷却，在轧辊表面凹陷区就会产生机械互锁的作用力，高温条件更是加快了铝粘结的速度，最后不得通过换辊来消除粘结。另外，高温环境下，轧辊表面的热量会使得轧辊体积收缩，产生表面应力，这种应力可能会导致轧辊裂纹的产生，同时轧辊进入轧制工况也会产生软区，这也是最常见轧辊缺陷产生的原因。
2.3 轧制油和添加剂的分析
铝带材轧制油普遍采用板式全流过滤，甚至是几倍过滤。过滤精度取决于过滤的硅藻土的颗粒粗细和结构。在铝带材轧制中，由于轧制油中的铝屑、铝粉与油可生成金属皂和油受热生成聚合物；此时又由于轧制油过滤系统或原始油不佳，添加剂添加量过大或混入液压油，可能导致粘度增大，酸值随之上升，随着轧辊转动，粘结在轧辊表面也导致粘铝。铝及铝合金的冷轧工艺基础油一般都采用低粘度油，由于油粘度低，极性差，无法满足高速、连续和自动化轧制的要求，必须添加各种油性添加剂改善性能。它们的作用是在轧辊便面形成一层吸附膜，提高油膜强度。添加剂量的多少要根据每个生产厂自己的轧机型式、产皮种类和基础油条件而定。一般来说，添加剂量过小，其吸附膜没能形成，油膜强度低，也会产生粘铝现象。
3 粘铝的主要原因及对策
支承辊中心部位的剥落带及周边的细小裂纹往往是不可忽视的，这些裂纹是造成辊表面粗糙度值变大的主要因素。轧机在高温天气下连续的作业，会导致轧制油逐渐老化，不能及时冷却轧辊，而轧辊的摩擦力由于轧制油的性能变化逐渐增大，粘度值、酸度相应增加，导致油品中铝粉、灰分超过工艺允许数值，加大了摩擦力，同样可促成撕裂现象。所以综合分析温度和轧制油的影响，通过以上分析提出以下几项预防措施。
3.1 在轧辊更换使用方面
首先优化轧辊的更换周期，我们通过实际的比对调查，轧辊更换周期长短会直接影响轧辊的消耗，产生轧辊缺陷的几率也会受到影响。当轧辊更换频繁，一方面会占过多的生产时间，工作效率降低，另外辊耗升高也加大了生产成本，反之轧辊更换不及时也会加剧轧辊疲劳，最后引发疲劳裂纹，同时对控制带铝板型控制尺寸精度造成一定的影响，因此应根据实际情况探索合适的更换周期，进行合理、经济、有效的更换。
3.2 适应环境变化，要调整工艺
在高温天气时，操作手要在工艺允许情况下，尽量采用大张力、大油量、小轧制力方案操作。在生产过程中我们根据不同性能状况，制订合理的轧制工艺，尽力使各道次的压下趋于均匀，轧制力基本相当，减少因负荷的过大造成轧制事故损伤轧辊；同时对一些好的生产小窍门进行推广，比如带头入钳口方法，轧制过度段的调整法等等。应充分利用交接班停机的时间，开启轧制油循环冷却系统，并大循环进行过滤，达到冷却轧辊和过滤的目的。轧制油过滤系统要加强管理，定期检测油品中有关项目，加大轧制油的过滤。
4 结束语
换一次冷轧辊的费用是很高的，因此，冷轧操作工应正确合理地使用冷轧辊，对于发生粘铝等现象时，及时运用适当的方法处理，针对现有设备改进工艺，尽量延长冷轧辊的使用寿命。
参考文献
[1]孟维柱，胡俊欣.铝箔轧机支承辊表面剥落的原因和对策[J].轻合金加工技术，2004.
[2]贾长缨，丘尔林.六辊可逆冷轧机组轧辊表面剥落原因分析及改善[J].冶金丛刊，2010.
中图分类号：F426.31 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）17-0249-01
1. 引言
铝合金型材热挤压工艺是将加热的铝锭放在一个预热的容器中，通过冲头挤压铝锭，强迫其通过成形模具，以获得所需形状的塑性变形过程。铝合金型材热挤压的温度一般介于450℃～600℃，成形速度一般介于5m/min～100m/min。挤压工艺参数取决于型材的轮廓形状、大小和合金[1-2]。铝型材脱模后，可通过空冷或水淬冷却。平均冷却速率取决于出口速度、淬火温度和型材的形状，一般情况下低于20℃/s。铝合金型材挤压的一个重要问题是如何实现挤压过程参数的持续监测和型材脱模时产品质量的在线检测。铝合金型材作为建筑用材需要较高的表面质量，因此控制表面状态是十分必要的，型材表面质量取决众多参数，如挤压速度、挤压温度、材料类型、坯料大小、轮廓形状、模具磨损和条件等。随着计算机技术发展和红外线检测技术的发展，使得高温状态下非接触在线检测成为一种可能。本文提出了一种先进的铝合金型材挤压过程的在线检测方法，当挤压型材脱离模具时，通过通道成形设备捕捉型材表明轮廓的热成像图，然后通过对热成像图的图形分析，可实现铝合金型材挤压过程的在线监测和挤压型材的缺陷检测。
2. 铝合金型材缺陷分析
铝合金型材是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶，建筑，装修及化学工业中已大量应用，图1所示为不同截面形状的铝合金型材。
铝合金型材挤压成形过程中会出现多种形式的缺陷，但是目前对于各种缺陷形式没有统一的命名和规定。因此，本文首先对铝合金挤压型材的缺陷类型进行总结，并对各总形式的缺陷产生原因进行分析。常见的铝合金挤压型材缺陷包括[3-7]：
（1）条纹缺陷（如图2所示），表现为细长条纹形状，与周围表面的亮度和颜色不同，其产生的主要原因是模具和材料的表面之间摩擦的增加。（2）模具划痕缺陷（如图3所示），是模具表面粗糙引起的型材表面的纵向凹痕或表面凸起。（3）焊接缺陷（如图4所示），由两个连续的挤出型材表面焊合造成造成的缺陷。（4）横向线缺陷（如图5所示），型材表面形成了不同颜色与微观结构的横向线，该缺陷是由铝合金材料通过模具时发生暂时性停止引起的。（5）划痕缺陷（如图6所示），是模具工作表面的杂质造成的型材表面划伤形式的缺陷，该缺陷会导致型材表层损伤和局部硬度降低。（6）凸泡缺陷（如图7所示），是一种气泡形式的表面缺陷，通常认为该缺陷是由少量的空气或剂蒸汽侵入坯料表面而形成的，但是该缺陷的产生机理尚未完全探明。（7）夹杂缺陷（如图8所示），是由坯料中的夹杂物形成的纵向间歇性的的表面缺陷。（8）开裂缺陷（如图9所示），由于挤压速度过快或挤压温度过高引起的一系列垂直于挤压方向的表面裂缝。
3. 型材挤压过程在线检测
目前，对于铝合金挤压型材缺陷的检测主要是通过人工目测，存在工作强度大，效率低，且易发生漏检、误判等问题。本文提出了一种铝合金型材挤压过程的在线检测方法。该方法的流程如图10所示。检测过程为，铝合金型材挤出模具时，首先使用多通道成像（由红外线成像设备和可见光成形设备构成）捕捉铝合金型材图像，由于此时挤压型材仍处于高温状态，因此捕捉的图形为热成像图。然后对捕捉的热成像图进行二值化处理，经处理后的图像可达到检测系统识别和分析的要求。图像处理分析模块包含截面轮廓数据库和缺陷类型数据库，将二值化处理后的图像与数据库进行比对，最终通过判断模块判断挤压型材是否存在缺陷，并判断缺陷的类型。
4. 结论
（1）总结了铝合金挤压型材存在的主要缺陷形式，包括条纹缺陷、模具划痕缺陷、焊接缺陷、横向线缺陷、划痕缺陷、凸泡缺陷、夹杂缺陷和开裂缺陷，并分析了各类型缺陷产生的原因，对铝合金型材挤压工艺具有积极的指导意义。
（2）提出了一种铝合金挤压型材缺陷的在线检测方法，检测过程包括图像捕捉，图像二值化处理，图像分析和缺陷类型判定。该在线检测技术可及时反馈产品的生产状态，有效提高铝合金挤压型材缺陷的检测精度和效率。
参考文献
[1] 李延军，伟， 孙巍等. 7020铝合金挤压型材生产工艺研究[J]. 轻合金加工技术， 012.40（10）： 50-52.
关键词:钢芯铝导线;铝合金芯铝绞线;耗能;节能
Abstract: Based on the steel core aluminium conductor energy dissipation mechanism analysis, describes all aluminum alloy conductor steel core aluminum wire with low energy consumption, light weight and so on, but also its sag characteristics, in line laying can reduce the tower height, increase the erection of interval, save and reduce project investment, but also reduce the line lightning trip-out rate. Therefore the transmission line with all aluminum alloy conductor is conducive to the power system security, reliable, economic performance, it is worth in the power grid project, popularize application energetically.
Key words: steel core aluminum wire; aluminum alloy cored aluminum stranded wire; energy consumption; energy saving
中图分类号：V242.4+1 文献标识码：A文章编号：
1 引言
自从美国1921年开始采用铝合金材料作为导体以来﹐铝合金芯铝绞线的研究和应用已有数十年的历史。1956年和1959年法国﹑德国分别开始采用全铝合金导线作大跨越输电线路﹐随后﹐日本于1959年和1962年分别将全铝合金架空导线用于110kV和220kV大跨越输电线路。而我国则一直使用钢芯铝导线﹐对全铝合金导线的认识与应用尚处于起步阶段﹐因而在大电网建设与改造的今天﹐探讨两者之间的能耗对比﹐具有十分重要的意义。
2能耗的理论分析
在同等的使用条件下﹐全铝合金导线的最大直流电阻为0.11181Ω/km，钢芯铝导线则由于其截面稍大﹐其最大直流电阻为0.09433Ω/km，两者之间相差0.01748Ω/km。
钢芯铝导线中间的钢芯材料为铁磁物质﹐而铁磁物质是由许多叫做磁畴的天然磁化区域群群组成。磁畴的体积很小﹐大约为10-9cm3。磁畴中的分子电流排列整齐﹐因此每个磁畴就是一个永磁体﹐具有很强的磁性。在未被磁化的铁磁物质中﹐磁畴的排列是紊乱的﹐各个磁畴的磁场互相抵消﹐对外不显磁性。当有外磁场存在时﹐各磁畴要沿着外磁场方向转动而趋向一致﹐产生极强的附加磁场﹐从而使铁磁性物质中的磁场大大增强﹐比没有铁磁物质存在时大成百上千倍。此外﹐铁磁物质的磁化状态和外磁场的状态有关。为了叙述铁磁物质的磁化状态﹐一般由磁化曲线即B-H曲线表示。磁场强度H决定于产生外磁场的电流﹐磁感应强度B相当于电流在真空中产生的磁场和物质磁化后产生的附加磁场迭加。
铁磁物质的B-H曲线可由实验测出﹐如图1﹐铁磁物质从H＝0﹐B＝0开始磁化﹐为起始磁化曲线。磁化过程大体可分为3个阶段。
(1)直线0a段﹐外磁场H较弱﹐B增大较慢﹐不足以使磁畴转向。ab段﹐H已较大﹐原来杂乱无章排列的磁畴﹐在外磁场H作用下﹐迅速沿外磁场的指向排列﹐使B急剧增大。
(2)膝部bc段﹐H增大﹐B的增大减缓﹐主要是大部分磁畴都已转向。
(3)饱和区c点以后﹐所有磁畴都转向与外磁场方向一致﹐即使再增大H﹐铁磁物质的附加磁场已不可能再增加。 铁磁物质在外磁场H(即对应产生磁场的电流)的大小和方向不断改变时﹐将受到交变磁化﹐铁磁物质具有新的特点--磁滞现象。见图2﹐当外磁场H从饱和区的c点减少﹐B将沿着比起始磁化曲线稍高的曲线下降﹐当H＝0时﹐B不为0﹐保留着剩磁Br。这种B的改变滞后于H的改变的现象为磁滞现象。
铁磁物质具有磁滞现象﹐是因为外磁场减弱或消失后磁畴不会完全恢复到原来的位置﹐铁磁物质在反复磁化过程中﹐磁畴反复转向﹐要消耗一部分能量克服磁畴间的摩擦并转变为热能而耗散﹐产生磁滞损耗。可以证明﹐反复磁化1次磁滞损耗与磁滞回线面积成正比。
按照磁滞回线的形状和在工程上的用途﹐铁磁物质大体分为软磁材料和硬磁材料。如图3所示﹐软磁材料纯铁﹐其磁滞回线狭长﹐磁滞回线面积小﹐磁滞损耗也较小﹔硬磁材料锻钢﹐其磁滞回线宽短﹐磁滞回线面积大﹐磁滞损耗也较大。
在工程上磁滞损耗功率常用下列公式计算﹕
Ph＝σhfBnmV
式中 f--交流电的频率﹐Hz
Bm--磁感应强度最大值﹐T﹔
n--指数﹐当Bm＜1T时﹐n≒1‧﹔当Bm＞1T时﹐n＝2﹔
V--铁磁材料的体积﹐m3﹔
σh--与铁磁材料有关的系数﹐由实验测定﹔
Ph--磁滞损耗﹐W﹔
另外﹐当导体处于变化磁场中﹐会在其中产生感应电动势﹐这个电动势在导体中会形成旋涡形状的感应电流﹐为涡流。由于导体的电阻很小﹐涡流可能达到很大的强度﹐从而产生很大的热效应。从能量角度看﹐就是从电源吸收很多能量﹐在导体内转变为热能。
在工程上涡流损耗常用下列经验公式计算﹕
Pe＝σef2B2mV
式中 σe--与导体的电阻率﹑厚度及磁通波形有关的系数﹐由实验测定﹔
Pe--涡流损耗﹐W。
由以上理论分析可知﹐在交流电压作用下﹐钢芯铝导线的能量损耗除了由直流电阻引起的功率损耗外﹐还应加上钢芯引起的磁滞损耗Ph和涡流损耗Pe﹔而全铝合金导线则没有磁滞损耗。因此﹐全铝合金导线与钢芯铝导线的能耗差异将发生较大的变化。
3节电、节能及综合效益对比
上述分析从理论上进行了定性探讨。下以利-中110kV线路跨越黄河段为例比较说明：
3.1工程跨河耐张段长约1.42km，共使用铁塔5 基，跨越方式为独立耐张段，选取铝合金芯铝绞线JL/LHA2-210/220 和钢芯铝导线JL/G1A-400/35-48/7与JL/G1A-400/50-54/7，从导线的电气特性、机械特性、过载能力、高温弧垂、造价等方面进行分析比较。
选择的各种导线的技术参数见下表：
3.2 导线高温弧垂
在进行导线弛度计算时， 需将JL/G1A-400/50-54/7 钢芯铝绞线进行放松。导线平均运行张力为导线破坏张力的25%，各种导线在高温情况下的弧垂列于下表。
由上表可以看出， JL/G1A-400/50-54/7 钢芯铝绞线弧垂最大，JL/G1A-400/35-48/7 钢芯铝绞线及JL/LHA2-210/220 铝合金芯铝绞线弧垂基本相同，但均满足本工程对黄河的距离。
3.3 导线的价格分析
本工程跨河段线路长1.42km，导线的材料量及费用如下表：
由表可以看出， JL/G1A-400/50-54/7 导线线材投资最大，JL/LHA2-210/220 导线线材投资最低。而JL/LHA2-210/220 铝合金芯铝绞线的电阻损失较少，节能效果较好，因此在输送功率高、损耗小时数多时，JL/LHA2-210/220 铝合金芯铝绞线年费用相对钢芯铝绞线具有优势。
3.5从上例应用实例可看出﹐采用铝合金芯铝绞线建设成本最低。同时﹐采用全铝合金导线后与之相配的节能型铝合金金具--悬垂线夹﹑耐张线夹﹑接续金具及相关的保护金具也已研制出并投入生产。该类金具的破坏荷重及电气接触性能符合《GB2314-97》规定。全铝合金导线采用节能型铝合金金具﹐既保护了导线﹐同时也降低了金具的能耗﹐可进一步降低输电中的总能耗。
4结论
全铝合金导线的能耗比传统同截面的钢芯铝导线小已被理论和试验所证明﹐且具有抗拉强度大﹑弧垂性能好﹑导线表面硬度高﹑耐磨耐压﹑施工压接简单易行等优点﹐在技术上安全可靠﹐经济上效益显著﹐不仅适用于改造线路﹐而且对新建线路都具有良好的使用前景﹐值得大力推广。随着我国铝合金生产工艺和设备的不断改进﹐产品性能不断提高，产品价格不断下降﹐再加上自身优越的性能﹐更为全铝合金导线的推广使用创造了条件。
参考文献：
1《圆线同心绞架空导线》GB/T 1179-1999
2《架空绞线用镀锌钢线》GB/T 3428-1999
3姚耀明,俞成彪.全铝合金绞线与钢芯铝绞线载流能力研究.浙江电力，2006，第6期，25-28
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