கார்பன் நடுநிலைமை என்ற உலகளாவிய இலக்கால் இயக்கப்படும், உற்பத்தித் துறையின் மாற்றம் மற்றும் மேம்படுத்தலுக்கான முக்கிய முன்மொழிவாக இலகுரகப்படுத்தல் மாறியுள்ளது. அதன் தனித்துவமான இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகளைக் கொண்ட அலுமினியம், பாரம்பரியத் துறையில் "துணைப் பாத்திரத்தில்" இருந்து உயர்நிலை உற்பத்திக்கான "மூலோபாயப் பொருளாக" உயர்ந்துள்ளது. இந்தக் கட்டுரை இலகுரக அலுமினியப் பொருட்களின் புதுமையான மதிப்பை நான்கு பரிமாணங்களிலிருந்து முறையாகக் கட்டமைக்கும்: தொழில்நுட்பக் கொள்கைகள், செயல்திறன் நன்மைகள், பயன்பாட்டுத் தடைகள் மற்றும் எதிர்கால திசைகள்.

I. இலகுரக அலுமினியப் பொருட்களின் தொழில்நுட்ப மையம்

இலகுரக அலுமினியம் வெறுமனே "எடை குறைக்கும் பொருள்" அல்ல, மாறாக மூன்று-இன்-ஒன் தொழில்நுட்ப அமைப்பு, உலோகக் கலவை வடிவமைப்பு, நுண் கட்டுப்பாடு மற்றும் செயல்முறை கண்டுபிடிப்பு மூலம் அடையப்படும் ஒரு செயல்திறன் பாய்ச்சல்:

தனிம ஊக்கமருந்து வலுப்படுத்துதல்: மெக்னீசியம், சிலிக்கான், தாமிரம் மற்றும் பிற தனிமங்களைச் சேர்த்து Mg ₂ Si, Al ₂ Cu போன்ற வலுப்படுத்தும் கட்டங்களை உருவாக்குதல், 500MPa இன் இழுவிசை வலிமை வரம்பை உடைத்தல் (எ.கா.6061-T6 அலுமினியம் அலாய்).

நானோகட்டமைக்கப்பட்ட ஒழுங்குமுறை: விரைவான திடப்படுத்தல் தொழில்நுட்பம் அல்லது இயந்திர கலவைகளைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், வலிமை மற்றும் கடினத்தன்மையில் ஒருங்கிணைந்த முன்னேற்றத்தை அடைய அலுமினிய மேட்ரிக்ஸில் நானோ வீழ்படிவுகள் அறிமுகப்படுத்தப்படுகின்றன.

சிதைவு வெப்ப சிகிச்சை செயல்முறை: பிளாஸ்டிக் சிதைவு மற்றும் உருட்டல் மற்றும் மோசடி போன்ற வெப்ப சிகிச்சை செயல்முறைகளை இணைத்து, தானிய அளவு மைக்ரோமீட்டர் நிலைக்கு சுத்திகரிக்கப்படுகிறது, இது விரிவான இயந்திர பண்புகளை கணிசமாக மேம்படுத்துகிறது.

டெஸ்லாவின் ஒருங்கிணைந்த டை-காஸ்டிங் அலுமினியத்தை உதாரணமாக எடுத்துக் கொண்டால், பாரம்பரிய 70 பாகங்களை ஒரே கூறுகளாக ஒருங்கிணைக்க ஜிகாகாஸ்டிங் மாபெரும் டை-காஸ்டிங் தொழில்நுட்பத்தை ஏற்றுக்கொள்கிறது, இது எடையை 20% குறைக்கிறது மற்றும் உற்பத்தி செயல்திறனை 90% மேம்படுத்துகிறது, இது பொருள் செயல்முறை கூட்டு கண்டுபிடிப்புகளின் சீர்குலைக்கும் மதிப்பை உறுதிப்படுத்துகிறது.

Ⅱ. இலகுரக அலுமினியப் பொருட்களின் முக்கிய நன்மைகள்

ஈடுசெய்ய முடியாத இலகுரக செயல்திறன்

அடர்த்தி நன்மை: அலுமினியத்தின் அடர்த்தி எஃகின் அடர்த்தியில் மூன்றில் ஒரு பங்கு மட்டுமே (2.7g/cm ³ vs 7.8g/cm ³), மேலும் இது சமமான அளவு மாற்று சூழ்நிலைகளில் 60% க்கும் அதிகமான எடை குறைப்பு விளைவை அடைய முடியும். BMW i3 மின்சார கார் முழு அலுமினிய உடலைக் கொண்டுள்ளது, இது கர்ப் எடையை 300 கிலோ குறைத்து 15% அதிகரிக்கும் வரம்பைக் கொண்டுள்ளது.

சிறந்த வலிமை விகிதம்: வலிமை-எடை விகிதத்தைக் கருத்தில் கொள்ளும்போது, ​​6-தொடர் அலுமினிய அலாய் குறிப்பிட்ட வலிமை (வலிமை/அடர்த்தி) 400MPa/(g/cm ³) ஐ அடையலாம், இது சாதாரண குறைந்த கார்பன் எஃகின் 200MPa/(g/cm ³) ஐ விட அதிகமாகும்.

பல பரிமாண செயல்திறன் முன்னேற்றம்

அரிப்பு எதிர்ப்பு: அடர்த்தியான அலுமினிய ஆக்சைடு அடுக்கு (Al ₂ O3) பொருளுக்கு இயற்கையான அரிப்பு எதிர்ப்பை அளிக்கிறது, மேலும் கடலோரப் பகுதிகளில் உள்ள பாலங்களின் சேவை வாழ்க்கை 50 ஆண்டுகளுக்கும் மேலாகும்.

வெப்ப கடத்துத்திறன்: வெப்ப கடத்துத்திறன் குணகம் 237W/(m · K) ஐ அடைகிறது, இது எஃகை விட மூன்று மடங்கு அதிகம், மேலும் இது 5G அடிப்படை நிலையங்களின் வெப்பச் சிதறல் ஷெல்லில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

மறுசுழற்சி: மறுசுழற்சி செய்யப்பட்ட அலுமினிய உற்பத்தியின் ஆற்றல் நுகர்வு முதன்மை அலுமினியத்தின் ஆற்றல் நுகர்வு 5% மட்டுமே, மேலும் கார்பன் உமிழ்வு 95% குறைக்கப்படுகிறது, இது வட்ட பொருளாதாரத்தின் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்கிறது.

செயல்முறை இணக்கத்தன்மை

நெகிழ்வுத்தன்மையை உருவாக்குதல்: ஸ்டாம்பிங், எக்ஸ்ட்ரூஷன், ஃபோர்ஜிங், 3D பிரிண்டிங் போன்ற பல்வேறு செயல்முறைகளுக்கு ஏற்றது. டெஸ்லா சைபர்ட்ரக் குளிர்-உருட்டப்பட்ட அலுமினிய தகடு ஸ்டாம்பிங் உடல், சமநிலை வலிமை மற்றும் மாடலிங் சுதந்திரத்தை ஏற்றுக்கொள்கிறது.

முதிர்ந்த இணைப்பு தொழில்நுட்பம்: CMT வெல்டிங், உராய்வு அசை வெல்டிங் மற்றும் பிற முதிர்ந்த தொழில்நுட்பங்கள் சிக்கலான கட்டமைப்புகளின் நம்பகத்தன்மையை உறுதி செய்கின்றன.

Ⅲ. இலகுரக அலுமினியப் பொருட்களின் பயன்பாட்டுத் தடை

பொருளாதார சவால்கள்

அதிக பொருள் செலவுகள்: அலுமினிய விலைகள் நீண்ட காலமாக எஃகு விலையை விட 3-4 மடங்கு அதிகமாக பராமரிக்கப்பட்டு வருகின்றன (சராசரி அலுமினிய இங்காட் விலை $2500/டன் vs எஃகு விலை $800/டன் 2023 இல்), இது பெரிய அளவிலான பிரபலமடைதலைத் தடுக்கிறது.

உபகரண முதலீட்டு வரம்பு: ஒருங்கிணைந்த டை-காஸ்டிங்கிற்கு 6000 டன்களுக்கு மேல் எடையுள்ள அல்ட்ரா லார்ஜ் டை-காஸ்டிங் இயந்திரங்களை நிறுவ வேண்டும், ஒரு உபகரணத்தின் விலை 30 மில்லியன் யுவானை தாண்டியது, இது சிறு மற்றும் நடுத்தர நிறுவனங்களுக்கு வாங்குவது கடினம்.

செயல்திறன் வரம்புகள்

வலிமை உச்சவரம்பு: வலுவூட்டல் முறைகள் மூலம் இது 600MPa ஐ அடைய முடியும் என்றாலும், இது அதிக வலிமை கொண்ட எஃகு (1500MPa) மற்றும் டைட்டானியம் அலாய் (1000MPa) ஆகியவற்றை விடக் குறைவாக உள்ளது, இது கனரக-கடமை சூழ்நிலைகளில் அதன் பயன்பாட்டைக் கட்டுப்படுத்துகிறது.

குறைந்த வெப்பநிலை உடையக்கூடிய தன்மை: -20 ℃ க்கும் குறைவான சூழல்களில், அலுமினியத்தின் தாக்க கடினத்தன்மை 40% குறைகிறது, இது அலாய் மாற்றம் மூலம் கடக்கப்பட வேண்டும்.

செயலாக்கத்திற்கான தொழில்நுட்ப தடைகள்g

மறுசீரமைப்பு கட்டுப்பாட்டு சவால்: அலுமினிய தகடு ஸ்டாம்பிங்கின் ஸ்பிரிங்பேக் எஃகு தகட்டை விட 2-3 மடங்கு அதிகமாகும், இதற்கு துல்லியமான அச்சு இழப்பீட்டு வடிவமைப்பு தேவைப்படுகிறது.

மேற்பரப்பு சிகிச்சை சிக்கலானது: அழகியல் மற்றும் அரிப்பு எதிர்ப்பைப் பாதிக்கும் அனோடைஸ் செய்யப்பட்ட படலத்தின் தடிமனின் சீரான தன்மையைக் கட்டுப்படுத்துவது கடினம்.

Ⅳ. தொழில்துறை விண்ணப்ப நிலை மற்றும் வாய்ப்புகள்

முதிர்ந்த பயன்பாட்டுப் பகுதிகள்

புதிய ஆற்றல் வாகனங்கள்: NIO ES8 அனைத்து அலுமினிய உடலும் 30% எடையைக் குறைக்கிறது, 44900Nm/deg முறுக்கு விறைப்புத்தன்மையுடன்; நிங்டே டைம்ஸ் CTP பேட்டரி தட்டு அலுமினியத்தால் ஆனது, இது ஆற்றல் அடர்த்தியை 15% அதிகரிக்கிறது.

விண்வெளி: ஏர்பஸ் A380 விமான உடற்பகுதியின் 40% கட்டமைப்பு அலுமினிய லித்தியம் கலவையால் ஆனது, இதனால் எடை 1.2 டன் குறைகிறது; ஸ்பேஸ்எக்ஸ் ஸ்டார்ஷிப்களின் எரிபொருள் தொட்டிகள் 301 துருப்பிடிக்காத எஃகு மூலம் தயாரிக்கப்படுகின்றன, ஆனால் ராக்கெட் உடல் அமைப்பு இன்னும் 2024-T3 அலுமினிய கலவையைப் பயன்படுத்துகிறது.

ரயில் போக்குவரத்து: ஜப்பானின் ஷின்கான்சென்னின் N700S பெட்டி அலுமினிய மோசடிகளைப் பயன்படுத்துகிறது, இது எடையை 11% குறைக்கிறது மற்றும் சோர்வு ஆயுளை 30% நீட்டிக்கிறது.

சாத்தியமான டிராக்

ஹைட்ரஜன் சேமிப்பு தொட்டி: 5000 தொடர் அலுமினியம் மெக்னீசியம் அலாய் ஹைட்ரஜன் சேமிப்பு தொட்டி 70MPa உயர் அழுத்தத்தைத் தாங்கும் மற்றும் எரிபொருள் செல் வாகனங்களின் முக்கிய அங்கமாக மாறியுள்ளது.

நுகர்வோர் மின்னணு சாதனங்கள்: மேக்புக் ப்ரோவில் 1.2 மிமீ தடிமனில் 90% திரை-உடல் விகிதத்தைப் பராமரிக்கும் ஒரு-துண்டு அலுமினிய உடல் உள்ளது.

எதிர்கால திருப்புமுனை திசை

கூட்டு கண்டுபிடிப்பு: அலுமினியம் சார்ந்த கார்பன் ஃபைபர் கூட்டுப் பொருள் (6061/CFRP) வலிமை மற்றும் இலகுரகத்தில் இரட்டை முன்னேற்றத்தை அடைகிறது, மேலும் போயிங் 777X பிரிவு இந்த பொருளைப் பயன்படுத்தி எடையை 10% குறைக்கிறது.

நுண்ணறிவு உற்பத்தி: AI இயக்கப்படும் டை-காஸ்டிங் அளவுரு உகப்பாக்க அமைப்பு ஸ்கிராப் விகிதத்தை 8% இலிருந்து 1.5% ஆகக் குறைக்கிறது.

Ⅴ. முடிவு: இலகுரக அலுமினியப் பொருட்களின் "உடைத்தல்" மற்றும் "நிற்பது"

இலகுரக அலுமினியப் பொருட்கள் தொழில்நுட்பப் புரட்சி மற்றும் தொழில்துறை மாற்றத்தின் சந்திப்பில் நிற்கின்றன:

பொருள் மாற்றீட்டிலிருந்து அமைப்பு புதுமை வரை: அதன் மதிப்பு எடை குறைப்பதில் மட்டுமல்ல, உற்பத்தி செயல்முறைகள் (ஒருங்கிணைந்த டை காஸ்டிங் போன்றவை) மற்றும் தயாரிப்பு கட்டமைப்பு (மட்டு வடிவமைப்பு) ஆகியவற்றின் முறையான மறுசீரமைப்பை ஊக்குவிப்பதிலும் உள்ளது.

செலவுக்கும் செயல்திறனுக்கும் இடையிலான மாறும் சமநிலை: மறுசுழற்சி தொழில்நுட்பத்தின் முன்னேற்றம் (மறுசுழற்சி செய்யப்பட்ட அலுமினியத்தின் விகிதம் 50% ஐ விட அதிகமாக) மற்றும் பெரிய அளவிலான உற்பத்தி (டெஸ்லாவின் சூப்பர் டை-காஸ்டிங் தொழிற்சாலையின் உற்பத்தி திறன் அதிகரிக்கிறது) ஆகியவற்றுடன், பொருளாதார திருப்புமுனை துரிதப்படுத்தப்படலாம்.

பசுமை உற்பத்தியின் முன்னுதாரண மாற்றம்: ஒவ்வொரு டன் அலுமினியத்தின் கார்பன் தடயமும் அதன் வாழ்க்கைச் சுழற்சி முழுவதும் எஃகுடன் ஒப்பிடும்போது 85% குறைக்கப்படுகிறது, இது உலகளாவிய விநியோகச் சங்கிலியின் குறைந்த கார்பன் உருமாற்றத் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்கிறது.

புதிய எரிசக்தி வாகனங்களின் ஊடுருவல் விகிதம் 40% ஐத் தாண்டியது மற்றும் விமானத் துறையில் கார்பன் கட்டணங்களை அமல்படுத்துவது போன்ற கொள்கைகளால் இயக்கப்படும் இலகுரக அலுமினியத் தொழில் "விருப்ப தொழில்நுட்பத்திலிருந்து" "கட்டாய விருப்பமாக" உருவாகி வருகிறது. பொருள் கண்டுபிடிப்புகளை மையமாகக் கொண்ட இந்த தொழில்துறை புரட்சி இறுதியில் "எடை" பற்றிய மனித புரிதலின் எல்லைகளை மறுவடிவமைத்து, திறமையான மற்றும் சுத்தமான தொழில்துறையின் புதிய சகாப்தத்திற்கு வழிவகுக்கும்.