鋁合金是世界上應用zui為廣泛的合金材料之一，除了鋁合金門窗外，zui常見鋁合金非鋁合金輪轂莫屬。人人都喜歡鋁合金輪轂，但是知道鋁合金輪轂來由的人卻是少之又少，所以今天我們就來簡單說一下鋁合金輪轂的起源。鋁合金輪轂以其質量輕、散熱快、減震性能好可靠，外觀漂亮等優點深得人們喜愛。而賽車運動所需要的正是要具備這些的特質的輪轂，因此早在1920年，賽車設計師哈利米勒（harry a.miller）就萌生了制作鋁合金輪轂的想法，并為此申請了概念 。可惜的是由于種種原因，他并未制作任何鋁合金輪轂。但是，布加迪汽車的創始人埃托雷布加迪（ettore bugatti）十分中意這一創意，并于1924年在莫爾塞姆的鑄造廠成功地用自己設計的模具鑄造了鋁輪、輻條以及剎車鼓，并將其安裝在布加迪Type 35上。一般來說，簧下質量越低，慣性矩越小，操縱性也就越好。鋁合金剛好具有質量較輕的特質，這也就使得安裝鋁合金輪轂的布加迪Type 35在操縱方面十分得心應手。對于早期長達幾小時甚至幾天的賽車比賽來說，鋁合金輪轂無疑是給車手疊了一層“buff”，這也是布加迪能能夠在1925年至1930年間統治世界賽道的原因之一。不過，鋁合金輪轂的首次實戰就沒有這么順利了。在1924年8月3日的里昂大獎賽上，布加迪將鋁合金輪轂安裝在參加比賽的Type 35賽車上，該輪轂由8個扁平輻條，一個可移動的輪緣和一個集成的制動鼓構成。埃托雷·布加迪稱這款鋁合金輪轂為一款精美的雕塑藝術品，一次藝術與技術的完美融合。往往打臉就是來得這么快。當日大獎賽上，所有安裝鋁合金輪轂的布加迪Type 35賽車都沒有完成比賽。原因是賽車使用的輪胎并沒有采用正確地硫化處理，導致了胎面在高速運動中飛了出去。但問題是出在輪胎上，對于鋁合金的輪轂影響不大，所以埃托雷布加迪依舊對自己的輪轂創新充滿心。在接下來的幾年里，埃托雷布加迪制造了七種不同類型的鋁合金輪轂，還分別為Type 35、Type 39型和Type 51賽車設計了三種不同的剎車系統。一般來說，車輪的空氣流動性越好，渦流越低，對于車輪的設計就越嚴苛復雜。而同樣的，對于空氣動力學要求嚴格的賽車對于制動器的散熱要求同等嚴苛。在高負荷的賽車運動中，制動器產生的熱量必須迅速且充分地消散，而扁平化與開放式的輪轂設計剛好可以滿足這一點。為此，埃托雷布加迪開始不斷改進鋁合金輪轂的造型，并順手注冊了“關于與冷卻盤的車輪有關的改進”“彈性車輪與徑向和軸向彈簧輪輞相對于車輪中心”等 。值得一提的是，這些與鋁合金輪轂有關的 只不過是他個人所擁有的500項 中的寥寥一筆。也就從此時起，多輻條輪轂成為了布加迪的標志性特征。后來，布加迪的工程師則是將輪轂造型改為多輻條Y型布局，這種布局更加穩定，能承受的壓力也更大。到了現在，鋁合金輪轂的普及度已經不用多說了。想成為一家立足于世界的車企，著眼于未來必不可少，很顯然，布加迪做到了，布加迪成功地把鋁合金輪轂帶向了世界。

        鋁灰的化學成分由于原料組成及工藝等不同，具有較明顯的差異性，主要由金屬鋁、氧化鋁及鹽熔劑等的混合物構成。具體是：Al10%~30%，Al?O320%~40%,Si，Mg，Fe氧化物7%~15%，K，Na，Ca，Mg氯化物和少量氟化物15%~30%。其中部分氧化物和氯化物附著于金屬鋁的表面。耐火材料屬資源型產業，化學成分及類型多種多樣，具有容納各種原材料的空間。鋁灰的化學成分與耐火材料的主要原料鋁礬土相近，可以考慮直接或經加工處理后成為耐火原料,為鋁灰的有效利用開辟一條新途徑，既保護環境，又降低耐火材料企業的生產成本，對企業可持續發展具有一定幫助。鋁灰加入耐火材料配料中的應用：1.1作為防爆劑：能改善不定形耐火材料襯體的透氣性，防止襯體在烘烤過程中由于產生的蒸氣壓過大而發生爆 裂的物質稱為防爆劑，也稱為快干劑(可快速烘烤的添加劑)。不定形耐火材料的防爆劑有活性金屬鋁粉，鋁粉與H?O反應生成Al(OH)?，并放出H?，在澆注料尚未凝固前，H?從澆注料逸出時會形成毛細排氣孔，從而提高其排氣性。王立旺[1]采用鋁灰替代鋁粉作防爆劑，用于鐵溝澆注料，其鋁灰的化學成分是：Al31.63%，Al?O?18.15%，AlN9.25%，MgO6.16%，SiO?12.21%，Fe?O?7.27%，CaO2.23%，Na?O2.15%，K?O1.03%，TiO?2.04%，Cr?O?0.58%，其他7.33%。其中的Al，AlN能水化放出氣體。試驗得出鐵溝澆注料中加入w(鋁灰)4%，能很好地起到防爆作用，鋁灰加入過多，會出現鼓脹開裂，鋁灰還能促進鐵溝料硬化，縮短施工時間。1.2加入高爐出鐵口炮泥中：黃朝暉等人發明在高爐出鐵口炮泥中添加鋁灰0.4%~40%替代鋁質和硅質原料。其他原料是：工業級剛玉、碳化硅、中溫瀝青顆粒粉、蘇州土細粉、焦炭粉等，以焦油及改性瀝青和酚醛樹脂為結合劑，混合攪拌均勻，過真空練泥機擠出后，即得到炮泥。其性能穩定，能滿足生產要求，并能降低生產成本。1.3代替煅燒鋁礬土：有人研究在澆注料、預制件和耐火粘土制品中加入鋁灰取代煅燒的鋁礬土，而鋁灰無需煅燒，可直接作原料，大約用量在5%。利用鋁灰加工配制耐火材料，眾所周知，原料是耐火材料的基礎，高質量的耐火原料才能生產好的產品。對耐火原料基本要求就是耐火性能，即耐火度1580℃以上的原材料才能作為耐火原料。鋁灰中除了Al?O?以外，還含有較多耐火性能較低的雜質成分，因此，一般不能用鋁灰直接配制耐火材料，需要進一步加工處理，除去雜質，提高Al?O?含量，才能考慮用作耐火材料。以下就鋁灰加工處理方法作簡要介紹。2.1鋁灰的浮選法提純：劉瑞瓊等采用油酸鈉為捕收劑，當pH值固定在8.6左右，捕收劑用量為1000g/t時，浮選后鋁灰w(Al?O?)含量由原來43.14%提高到86.41%,回收率68.89%。可以替代鋁礬土冶煉氧化鋁基電熔材料。2.2制取α-Al?O?：α-Al?O?是剛玉等高級耐火材料的主要原料。用鋁灰提取的基本原理是：在400~600℃的溫度下，鋁灰中的金屬鋁、氧化鋁與NaOH和NaNO?反應生成可溶于水的金屬鹽，并用水將其溶出，實現鋁與其他雜質分離之后，使用晶種分解法處理含鋁溶液，*終得到α-Al?O?。得出的制備條件是：堿灰比(mNaOH/m鋁灰)1.3，鹽灰比(mNaNO?/m鋁灰)0.7，按比例要求配合，混合均勻，在500℃下熔煉，熔煉時間60min;用去離子水在60℃恒溫水溶中浸出熔煉產物，浸出時間30min，固液比1∶4，鋁浸出率*高達92.71%，浸出后抽濾，固液分離，浸出液經過凈化，調整苛性比，晶種分解和煅燒獲得氧化鋁。謝剛等人采用加壓堿浸、波活化輔助的方法回收鋁灰中氧化鋁。首先將鋁灰破碎、篩分、水洗，與NaOH溶液按固液比1∶7混合攪拌均勻，然后在高壓釜內，于140℃，1.15MPa反應6h，經進一步固液分離、酸中和、水洗分離后，將產物置于輸出功率5W/g的波設備干燥活化7min，抽風速度為30m/min，*終可得Al?O?產品。還有人通過王水浸取法及添加氧化釔制備高硬度γ-Al?O?。首先鋁灰在室溫下溶解在王水中，然后在pH為9~10的條件下沉淀，加入0~20%氧化釔粒子，經壓實后于1550~1650℃煅燒可得高硬度γ-Al?O?。2.3制取納米氧化鋁：在剛玉耐火制品中引入α-Al?O?粉，降低燒結溫度，節約能源，提高其性能。例如：在用電熔剛玉(Al?O?99.5%)的配料中，加入4%~8%的α-Al?O?粉和1%~2%的α-Al?O?納米粉，制品的燒成溫度由1700~1800℃降至1400℃。劉曉紅等采用硫酸浸取鋁灰制備納米氧化鋁的工藝方法是：首先在80℃攪拌條件下，用硫酸溶液多次浸取鋁灰中的鋁離子，經過濾分離得到硫酸鋁溶液，然后將碳酸氫銨溶液加入到硫酸鋁溶液中，在40℃條件下攪拌反應60min，生成前驅體碳酸鋁銨沉淀和硫酸銨溶液，經陳化，真空抽濾分離，硫酸鋁銨沉淀洗滌干燥后于1200℃煅燒1h，得到粒徑約70nm的α-Al?O?粉。2.4利用鋁灰冶煉棕剛玉：耐火材料用棕剛玉一般是用特級鋁礬土冶煉而成，Al?O?含量94.5%~97%，是中、耐火材料的主要原料，尤其不定形耐火材料用量較多。近年來，為了節能環保，降低生產成本，有人在研究用鋁灰冶煉棕剛玉，其中劉瑞瓊等[5]試驗的低溫冶煉制備棕剛玉的效果較好。其生產過程是：將1份鋁灰(小于0.10mm)放入2~5份90~100℃熱水中，浸泡6~10h，將水排出，并加入排出等質量的90~100℃熱水浸泡2~14h，浸泡為放熱反應，不斷攪拌，保持水溫90~100℃，確保鋁灰不沉積，將浸泡后的鋁灰分離出來后用流動水漂洗，漂洗水流為3~6m/min，然后用真空過濾機過濾，再經80~110℃烘干至水分低于20%，即完成預處理。在電弧爐中熔煉：在鋁灰中加入0.5%~4%的沉淀劑鐵屑，在爐中1700~1800℃冶煉6~8h，熔融還原鋁灰中的SiO?，Fe?O?，TiO?等氧化物，冷卻后經粉碎，磁選和篩分得到棕剛玉產品。其試用的鋁灰及棕剛玉產品的化學成分見表2。2.5合成Sialon粉：Sialon陶瓷是20世紀70年代后迅速發展起來的一類高溫結構材料，Sialon材料以優越的力學性能、熱學性能和化學穩定性，被認為是*有希望的高溫陶瓷材料之一。Sialon為Si?N4-AlN-Al2O?-SiO?系固溶體，采用純化學原料制備，成本高。李家鏡等[6]采用鋁灰、炭黑和粉煤灰為原料，用碳熱鋁熱復合還原氮化工藝制備Sialon粉體。試用鋁灰及粉煤灰的化學成分如表3。稱好料，進行球磨12h(用Si?N4球，無水乙醇為介質)，然后進行干燥、過篩、壓成圓片，再進行煅燒，自然冷卻后磨成粉，研究了原料組成、合成溫度對生成物相的影響。結果表明：在原料中當Si/Al為1(鋁灰為33%，粉煤灰為50%)時，加入17%炭黑，合成溫度1450℃，得到的主要物相為Si?Al?O?N(5β-Sialon，Z=3)和SiAl4O?N(415R)的產物;在Si/Al為1.5時，加入80%粉煤灰，1450℃可制備較純的Si?Al?O?N5粉。2.6制備鎂鋁尖晶石：鎂鋁尖晶石是重要的耐火原料，以它為顆粒，鎂砂為細粉，制備與剛玉配制鋼包用澆注料。李曉娜[7]以鋁灰、鋁礬土和電熔鎂砂為原料，鐵屑為沉淀劑，焦炭為還原劑，采用高溫電熔法合成富鋁鎂鋁尖晶石。試驗表明：加入鋁灰20%，40%，60%生產的鎂鋁尖晶石，其綜合指標超過鋁礬土基鎂鋁尖晶石的技術指標;加入40%鋁灰時，綜合指標*好，其含Al?O?82.48%，SiO?0.35%，MgO14.10%，CaO1.12%，Fe?O?0.5%(質量分數)顯氣孔率0.9%，體積密度3.48g/cm3，耐火度>1800℃;鋁灰加入40%，60%生產的尖晶石中含有六鋁酸鈣(CA6)相。2.7制備TiN-Al?O?復相耐火原料：TiN-Al?O?復合材料具有優異的高溫穩定性，耐磨性及力學性能，是一種優異的耐火材料。劉海濤等[8]以金紅石和鋁灰為原料，以鋁灰中的金屬鋁為還原劑，采用鋁熱還原氮化法合成TiN-Al?O?復合粉體。試驗用鋁灰及金紅石的化學成分見表4。其原理是：根據反應式6TiO?+8Al+3N?=6TiN+4Al?O?計算鋁灰和金紅石理論質量比為16∶27。具體做法是：先稱好料，放入球磨機中，干磨12h，以40MPa壓力，干壓成型坯體，然后放入石墨坩堝，在流動氨氣中，600~1400℃，保溫5h煅燒。在1300℃煅燒的產品按理論用量合成的產物主要是TiN，α-Al?O?，少量倍長石和MgAl?O4。經計算，TiN為30.4%，α-Al?O?為45.8%，隨鋁灰增加α-Al?O?增多，TiN減少，當鋁灰過量50%時，TiN為26.4%，α-Al?O?為55.0%。TiN-Al?O?復合材料的抗折強度達520.2MPa。2.8電熔莫來石：陳海等[9]利用鋁灰電熔莫來石。具體步驟是： 步是鋁灰預處理過程，首先在1100℃下煅燒鋁灰，使金屬鋁部分轉變為Al?O?，然后將煅燒的鋁灰放入水槽中，加入鹽酸進行清洗，然后烘干;第二步是電熔，按鋁灰、鋁礬土與硅石的質量分數比為：30%~80%：0~50%：10%~20%的范圍內，混合均勻后加入電弧爐中，熔煉，倒出，冷卻，破粉碎，分選，得到莫來石。利用鋁灰制取耐火材料結合劑3.1合成聚合氯化鋁：聚合氯化鋁又稱堿式氯化鋁，簡稱PAC，是介于AlCe?和Al(OH)?之間的水解產物，其化學通式為(Al(2OH)nCe6-n)m，其中m<10，n=1~5。聚合氯化鋁分為固體和液體兩種，固體通常為黃色或無色的樹脂狀產品，Al?O?含量40%~50%;液體呈無色，黃褐色或黑色，Al?O?含量10%以上。聚合氯化鋁可作為定型耐火制品、耐火可塑料、搗打料和澆注料結合劑，對堿化度和密度有一定要求，一般要求堿化度為46%~72%，密度為1.17~1.23g/cm3。謝英惠等[10]研究以鋁灰為原料制取聚合氯化鋁。其中中和法是將燒堿和鹽酸分別與鋁灰反應，產生鋁酸鈉和三氯化鋁，然后以合適的配比合成聚合氯化鋁。而酸溶法是將鋁灰和鹽酸反應一次直接產出液體聚合氯化鋁。具體操作是：用水洗法除去水溶解的鹽類，處理后鋁灰Al?O?含量30%左右，然后將工業鹽酸與一定量水放入反應器內，攪拌并用水浴加熱，稱取鋁灰逐步加入鹽酸溶液中，反應放熱，反應溫度96℃，時間6~12h，反應結束加入一定水稀釋物料，試驗認為，鋁灰∶HCe∶水為3∶1∶3，反應6~8h為宜，調節pH值為3.5~4.5，陳化15~24h，得到液體聚合氯化鋁產品。3.2制取硫酸鋁：將硫酸鋁溶于水中，可作為定型和不定型耐火材料的結合劑。由于硫酸鋁溶液呈酸性，因此主要用于酸性和中性耐火材料結合劑。康文通等[11]研究的以鋁灰為原料制備硫酸鋁的工藝流程是：鋁灰—加入硫酸和水進行反應—過濾除去濾餅—濾液除去雜質—濃縮—冷卻結晶—硫酸鋁產品。其中反應時間3h，硫酸濃度30%，硫酸用量1.05(以硫酸實際用量與理論用量之比表示)，pH值為3，收率達93.2%

       鋁及鋁合金焊絲的選擇主要根據母材的種類，對接頭抗裂性能、力學性能及耐蝕性等方面的要求綜合考慮。有時當某項成為主要矛盾時，則選擇焊絲就著重從解決這個主要矛盾入手，兼顧其它方面要求。一般情況下，焊接鋁及鋁合金都采用與母材成分相同或相近牌號的焊絲，這樣可以獲得較好的耐蝕性；但焊接熱裂傾向大的熱處理強化鋁合金時，選擇焊絲主要從解決抗裂性入手，這時焊絲的成分與母材的差別就很大。
常見缺陷（焊接問題）及防止措施1、燒穿---產生原因：a、熱輸入量過大；b、坡口加工不當，焊件裝配間隙過大；c、點固焊時焊點間距過大，焊接過程中產生較大的變形量。防止措施：a、適當減小焊接電流、電弧電壓，提高焊接速度；b、大鈍邊尺寸，減小根部間隙；c、適當減小點固焊時焊點間距。2、氣孔---產生原因：a、母材或焊絲上有油、銹、污、垢等；b、焊接場地空氣流動大，不利于氣體保護；c、焊接電弧過長，降低氣體保護效果；d、噴嘴與工件距離過大，氣體保護效果降低；e、焊接參數選擇不當；f、重復起弧處產生氣孔；g、保護氣體純度低，氣體保護效果差；h、周圍環境空氣濕度大。防止措施：a、焊前仔細清理焊絲、焊件表面的油、污、銹、垢和氧化膜，采用含脫氧劑較高的焊絲；b、合理選擇焊接場所；c、適當減小電弧長度；d、保持噴嘴與焊件之間的合理距離范圍；e、盡量選擇較粗的焊絲，同時增加工件坡口的鈍邊厚度，一方面可以允許使用大電流，公眾號:焊王，另一方面也使焊縫金屬中焊絲比例下降，這對降低氣孔率是行之有效的；f、盡量不要在同一部位重復起弧，需要重復起弧時要對起弧處進行打磨或刮除；一道焊縫一旦起弧要盡量焊長些，不要隨意斷弧，以減少接頭量，在接頭處需要有一定焊縫重疊區；g、換保護氣體；h、檢查氣流大小；i、預熱母材；j、檢查是否有漏氣現象和氣管損壞現象；k、在空氣濕度較低時焊接，或采用加熱系統。3、電弧不穩---產生原因：電源線連接、污物或者有風。防止措施：a、檢查所有導電部分并使表面保持清潔；b、將接頭處的臟物掉；c、盡量不要在能引起氣流紊亂的地方進行焊接。4、焊縫成型差---產生原因：a、焊接規范選擇不當；b、焊槍角度不正確；c、焊工操作不熟練；d、導電嘴孔徑太大；e、焊絲、焊件及保護氣體中含有水分。防止措施：a、反復調試選擇合適的焊接規范；b、保持合適的焊槍傾角；c、選擇合適的導電嘴孔徑；d、焊前仔細清理焊絲、焊件，保證氣體的純度。5、未焊透---產生原因：a、焊接速度過快，電弧過長；b、坡口加工不當，裝備間隙過小；c、焊接規范過小；d、焊接電流不穩定。防止措施：a、適當減慢焊接速度，壓低電弧；b、適當減小鈍邊或增加根部間隙；c、增加焊接電流及電弧電壓，保證母材足夠的熱輸入能量；d、增加穩壓電源裝置e、細焊絲有助于提高熔深，粗焊絲提高熔敷量，應酌情選擇。6、未熔合---產生原因：a、焊接部位氧化膜或銹跡未干凈；b、熱輸入不足。防止措施：a、焊前清理待焊處表面b、提高焊接電流、電弧電壓，減小焊接速度；c、對于厚板采用U型接頭，而一般不采用V型接頭。7、裂紋---產生原因：a、結構設計不合理，焊縫過于集中，造成焊接接頭拘束應力過大b、熔池過大、過熱、合金元素燒損多；c、焊縫末端的弧坑冷卻快；d、焊絲成分與母材不匹配；e、焊縫深寬比過大。防止措施：a、正確設計焊接結構，合理布置焊縫，使焊縫盡量避開應力集中區，合理選擇焊接順序；b、減小焊接電流或適當增加焊接速度；c、收弧操作要正確，加入引弧板或采用電流衰減裝置填滿弧坑；d、正確選用焊絲。8、夾渣---產生原因：a、焊前清理不徹底；b、焊接電流過大，導致導電嘴局部熔化混入熔池而形成夾渣c、焊接速度過快。防止措施：a、加強焊前清理工作，多道焊時，每焊完一道同樣要進行焊縫清理；b、在保證熔透的情況下，適當減小焊接電流，大電流焊接時導電嘴不要壓太低；c、適當降低焊接速度，采用含脫氧劑較高的焊絲，提高電弧電壓。9、咬邊---產生原因：a、焊接電流太大，焊接電壓太高；b、焊接速度過快，填絲太少；c、焊槍擺動不均勻。防止措施：a、適當的調整焊接電流和電弧電壓；b、適當增加送絲速度或降低焊接速度；c、力求焊槍擺動均勻。10、焊縫污染---產生原因：a、不適當的保護氣體覆蓋；b、焊絲不潔；c、母材不潔。防止措施：a、檢查送氣軟管是否有泄漏情況，是否有抽風，氣嘴是否松動，保護氣體使用是否正確；b、是否正確的儲存焊接材料；c、在使用其它的機械清理前，先將油和油脂類物質掉；d、在使用不銹鋼刷之前將氧化物掉。11、送絲性不良---產生原因：A、導電嘴與焊絲打火；b、焊絲磨損、噴弧；d、送絲軟管太長或太緊；e、送絲輪不適當或磨損；f、焊接材料表面毛刺、劃傷、灰塵和污物較多。防止措施：a、降低送絲輪張力，使用慢啟動系統；b、檢查所有焊絲接觸表面情況并盡量減少金屬與金屬的接觸面；c、檢查導電嘴情況及送絲軟管情況，檢查送絲輪狀況；d、檢查導電嘴的直徑大小是否匹配；e、使用耐磨材料以避免送絲過程中發生截斷情況；f、檢查焊絲盤磨損狀況；g、選擇合適的送絲輪尺寸，形狀及合適的表面情況；h、選擇表面質量較好的焊接材料。12、起弧不良---產生原因：a、接地不良；b、導電嘴尺寸不對；c、沒有保護氣體。防止措施：a、檢查所有接地情況是否良好，使用慢啟動或熱起弧方式以方便起弧；b、檢查導電嘴內空是否被金屬材料堵塞；c、使用氣體預清理功能；d、改變焊接參數。