Новости

Регистрация | Вспомнить

0

новых

0

обновить

Алюминию – 195! Что дальше?

[07.02.2020 / 17:58]

История алюминия столь причудлива, что можно написать не один десяток захватывающих книг. При этом со дня, когда он был получен в чистом виде, прошел сравнительно небольшой срок по сравнению с эволюцией Земли – всего около 195 лет.
Самое время дать слово экспертам Алюминиевой Ассоциации, чтобы они с позиции сегодняшнего дня заглянули за горизонт и поделились своим видением того, как будет развиваться алюминиевая отрасль в ближайшие годы и в отдаленной перспективе.

 

Снежана Равлюк, эксперт Алюминиевой Ассоциации

Алюминий – действительно, уникальный материал с очень широким спектром свойств, поэтому он вполне может претендовать на то, чтобы стать материалом будущего. Алюминий, пожалуй, сейчас лучше всего соответствует требованиям, которые предъявляют к современным материалам: экологичность, перерабатываемость, ресурсная экономия, технологичность... Выделим два основных направления, где может происходить развитие алюминиевой отрасли. Прежде всего, это развитие самого материала и способов его обработки. Например, создание новых сплавов с заданными свойствами, композитных материалов на основе алюминия, расширение использования алюминиевых порошков.

Говоря о будущем и ожиданиях развития технологий, в первую очередь, мы мечтаем об освоении космоса.

Так, мы ожидаем широкого распространения использования алюминия в космонавтике, где будут востребованы новые высокопрочные сплавы для конструктивных элементов, а также сплавы с низким коэффициентом теплового расширения для исключения их деформации и повреждения в условиях космических полетов.

Самое время дать слово экспертам Алюминиевой Ассоциации, чтобы они с позиции сегодняшнего дня заглянули за горизонт и поделились своим видением того, как будет развиваться алюминиевая отрасль в ближайшие годы и в отдаленной перспективе.

Алюминиевые сплавы с добавлением элементов, хорошо поглощающих космическое излучение, будут использоваться при создании как космических скафандров для выхода в открытый космос, так и легких внутренних скафандров для защиты человека при дальних перелетах.

А в более далекой перспективе, безусловно, алюминий будет широко использоваться при строительстве лунных и марсианских баз, т.к. он очень технологичен, обладает свойствами радиационной защиты и подлежит переработке, что особенно важно в условиях ограниченности ресурсов в космосе.

Безусловно, широкое распространение получат алюминиевые порошки в аддитивной печати – не исключено, что в дальнейшем данный технологический процесс может заменить литье, экструзию, ковку, штамповку, или, как минимум, серьезно сократить их применение.

Очень перспективным направлением представляется развитие композитных высокопрочных ровингов из оксида алюминия вместо углеродных волокон; появятся композитные алюмо-карбоновые материалы.

Будет расширяться применение различных химических соединений алюминия. Так, уже сейчас в Японии и Германии для дорожной разметки и создания части дорог используются ненасышенные полиэфирные смолы в соединении с тригидратом алюминия, который идеально совмещается с ними и является функциональным наполнителем (улучшает прочность, снижает горючесть).

Кроме того, предполагается расширение возможностей применения за счет различных форм обработки: например, алюминия с хорошей полируемостью (6ХХХ) для изготовления оптических зеркал из алюминия вместо стекла. С точки зрения цены, легкости и коэффициента отражающей способности (свыше 98%) алюминий здесь является практически идеальным материалом, позволяющим создать, например, огромные системы зеркал для перенаправления солнечной энергии на элементы солнечных батарей.

Будут развиваться технологии, связанные с еще большим улучшением антикоррозионных свойств алюминия, например, за счет обработки, повышающей гидрофобность поверхности.

Что касается новых возможностей применения алюминия, то в сфере транспорта будет наблюдаться рост алюминизации с целью облегчения ТС, в том числе и в сегменте электромобилей. Электромобили, которые уже массово изготавливаются из алюминиевых сплавов (кузов, агрегатная часть, шасси, колеса), будут все больше захватывать рынок.

Кроме того, мы ожидаем появления новых видов транспорта. Автомобиль из года в год всячески пытается «оторваться» от дорожного покрытия, и это может произойти раньше, чем мы ожидаем.

Ожидается развитие беспилотных летательных аппаратов и робототехники – облегчение конструкций позволит продлевать автономную работу от аккумулятора за счет снижения затрат энергии.

Перспективным видится применение и алюминиевых конструкций для создания больших каркасных дирижаблей, как пассажирского, так и грузового назначения.

Активное развитие получат идеи сверхскоростного перемещения, проект HYPERLOOP Илона Маска – первая ласточка в этом направлении. И, безусловно, алюминий найдет здесь свое применение.

В строительстве алюминий будет все больше использоваться для создания сложных структур и оболочек в несущих и ограждающих конструкциях зданий, бионического дизайна и конструкций с заданными параметрами.

В сфере энергетики мы ожидаем создание элементов питания на основе алюминия – разработки ведутся многими компаниями. А также развитие менее энергоемких технологий производства самого алюминия, что повысит и его ценовую конкурентоспособность по сравнению с другими материалами.

 

Наталья Куденкова, руководитель сектора «Товары народного потребления»

Мебель, посуда, упаковка, радиаторы отопления, экзоскелеты - вот перспективные направления применения алюминия.

Сегодня весь мир обеспокоен углеродным следом и возлагает надежду на его снижение. Возможно, мы придем к такому варианту развития событий, когда нам придется отказаться от дерева, на смену которому в товарах народного потребления и особенно мебели придет алюминий. Сейчас алюминиевая мебель не у всех ассоциируется с престижными вещами, но это направление активно развивается, например, в Юго-Восточной Азии.

Рециклинг алюминия делает возможным применение этого металла бесконечное количество раз. Наглядным примером служит упаковочная индустрия. В отличие от широко распространенного рециркулируемого полиэтилентерефталата (РПЭТ), который может быть переработан всего пять-шесть раз, алюминий является безопасной альтернативой для экономики, основанной на принципах использования вторичного сырья. Полагаю, что в будущем упаковка из алюминия будет активно развиваться и становиться доступнее для производителей и конечных потребителей.

Нет альтернативы алюминиевой посуде - сковороде, кастрюле - покрытия будут трансформироваться и меняться, делая ее более функциональной и эстетичной. В качестве основы будет оставаться алюминий. Алюминиевые корпуса и декоративные детали гаджетов и бытовой техники и сейчас придают этим изделиям вид продукции третьего тысячелетия.

Аддитивные технологии с использованием алюминия могут активно применяться в медицине, в частности, при изготовлении каркасов и других элементов технических средств реабилитации. Новые функциональные возможности и программное обеспечение позволят пациентам быть мобильными, а в будущем дадут возможность передвигаться вертикально.

Освещение - крупный потребитель алюминия в самых разных видах. Растет доля светодиодных светильников в дорожной инфраструктуре и для коммерческих помещений.

Как правило, для корпуса таких светильников используется алюминиевая шина. Алюминий в виде оксида - это сам светодиодный кристалл. В данном случае алюминий предстает в непривычном для нас соединении - прозрачном виде. Светотехническое оборудование будет становиться все более компактным, эффективным и энергоэффективным. В России уже появляются предприятия, выпускающие такую продукцию.

Что касается алюмохимии, то крупнейшие компании сосредотачивают свои усилия на пигментах, являющихся основой для красок различного применения, в состав которых входит алюминий в виде порошка. Российские производители обладают необходимым научным потенциалом и технологиями для создания такого производства.

На заводах в будущем будут установлены качественные легкие искробезопасные мостки, переходы и ограждения из алюминия. Это признак современного высокотехнологичного производства, ведь оснащение цеха с современным оборудованием должно быть из высокотехнологичного материала. Наша страна, как крупнейший производитель алюминия, обладает большими конкурентными преимуществами в этом направлении.

 

Егор Балыкин, руководитель сектора «Машиностроение» Алюминиевой Ассоциации, директор по продажам прокатной и прессовой продукции коммерческого назначения Арконик Россия

В 1964 году фантаст Айзек Азимов изложил свое видение мира через 50 лет, в котором предсказал появление 3D-изображения, беспроводных гаджетов, беспилотных машин, звонков в любую точку мира. Все это наши сегодняшние реалии. Так что в каждой сказке есть только доля сказки, особенно, если речь идет о завтрашнем дне с применением алюминия - конструкционного материала будущего.

В сфере энергетики природный газ станет наиболее предпочтительным углеводородным топливом для окружающей среды, активно идет строительство газопроводов и развитие систем транспортировки газа. Но не везде эффективно проложить трубу, поэтому будут востребованы газовые баллоны и емкости из алюминия для транспортировки газа.

В архитектуре такие свойства алюминия, как коррозионная стойкость, легкость и долговечность позволят архитекторам реализовывать самые смелые идеи. Уже сейчас фасадные алюминиевые панели делают городскую среду яркой, предлагая обширную палитру цветов. А еще алюминиевые конструкции «научились» самоочищаться и очищать окружающий воздух, преобразуя органические загрязнители в безвредные вещества, которые смываются дождевой водой. Скоро умные панели станут привычными на всех новых зданиях.

Транспортные технологии будущего просто немыслимы без алюминия и его сплавов, поскольку главная задача конструкторов сегодня - снижение веса и увеличение топливной эффективности транспорта. При создании скоростных пассажирских поездов альтернативы алюминию нет. Алюминиево-воздушные аккумуляторы обеспечивают высокую плотность хранения энергии, а значит, и дальность пробега электромобилей, корпуса которых также уже производят из алюминия. На одной зарядке можно проехать более 1500 км. Да и не только о наземном транспорте идет речь - уже есть прототипы электросамолетов, их оснащенность такими батареями - вопрос времени».

 

Дмитрий Онищенко, руководитель сектора «Автомобилестроение», профессор МГТУ им. Н. Э. Баумана

Алюминий обладает меньшей плотностью (почти в три раза ниже плотности сплавов на основе железа), а при определенном легировании обладает более высокой удельной прочностью, чем традиционные металлы, которые используются в автопроме и энергомашиностроении. Более того, перспективный прокат из алюминиевоскандиевого сплава превосходит по удельным механическим свойствам лучшие образцы высокопрочных сталей. Уникальные свойства алюминия позволят в будущем увеличить сферы его применения.

Что происходит с автомобилями? Снижение массы - глобальный тренд. На самом деле у алюминия здесь нет конкурентов, даже если мы вспомним о композитных материалах. Ведь при выборе материала необходимо помнить, что сейчас важно не просто спроектировать и изготовить автомобиль, но еще подумать о том, что будет по завершении срока службы этого автомобиля. То есть провести оценку стоимости всего жизненного цикла - здесь алюминий вне конкуренции - ведь конструкции из арамидных волокон или карбона фактически не утилизируемы.

Нельзя забывать и о том, что применение алюминия позволяет решить проблему сквозной коррозии, что сделает внешний вид автомобиля из алюминия гораздо более презентабельным.

В двигателестроении композитные конструкции на основе алюминия позволят сохранить низкую массу поршня и низкую инерцию, обеспечивая хорошую динамику. Алюминий будет особенно широко использоваться в базовых деталях энергетических установок, по крайней мере, на базе поршневых двигателей.

Алюминий имеет большой потенциал для применения в электропроводке автомобилей и других транспортных установок. Масса алюминиевой электропроводки значительно ниже медных аналогов, а электропроводность можно повысить путем уменьшения диаметра ствола проволоки. Такой подход существенно снижает массогабаритные показатели электромашин и позволяет использовать встраиваемые электродвигатели в мотор-колеса.

Алюминий имеет широкие перспективы в судостроении - например, в качестве основного материала для легких катеров. Для малой и сверхмалой авиации будущее за поршневыми авиационными двигателями, конструкция которых до 90% будет состоять из алюминия.

Важную роль алюминий будет играть и в энергетической сфере - алюминиевые электрогенераторы, обеспечивающие электроэнергией и теплом близлежащие дома и инфраструктуру, алюминиевые блоки и теплообменники.

Это прогноз на ближайшие 20–30 лет. В более отдаленной перспективе, я убежден, что алюминий сохранит свое, если не монопольное, то одно из ведущих положений в промышленности нашей цивилизации.

 

Дмитрий Рачков, руководитель сектора «Строительство», директор по развитию АО «ТАТПРОФ»

В строительстве алюминий все больше будет востребован в качестве конструкционного и отделочного материала. Получат распространение такие варианты его применения, когда один и тот же элемент выполняет функцию и несущего, и отделочно-декоративного элемента. Так, например, сейчас нередко используется дерево, кирпич, иногда стекло.

Говоря об алюминии, мы чаще всего имеем в виду сплавы на его основе. Химическая промышленность и наука в ближайшее время подойдет к созданию специальных сплавов на основе алюминия под специфические прочностные, эксплуатационные и декоративные требования застройщиков, архитекторов и частных заказчиков. По мере развития аддитивных технологий роль алюминия как материала будет только возрастать. Будут шире применяться уникальные пространственные элементы, которые принято обозначать термином бионический дизайн. Благодаря низкому удельному весу алюминия его будут чаще использовать при производстве набирающих популярность быстровозводимых и мобильных конструкций.

Здесь можно говорить как про модульное исполнение строительных конструкций, так и сборно-разборные конструкции по принципу конструктора для самостоятельной сборки.

И уже сейчас очевидно, что по мере развития экологического сознания населения планеты, а также ужесточения требований к экологичности продукции все больше будет цениться возможность переработки и повторного использования алюминия - рециклинг».

 

Алюминиевая ассоциация

Категории:  Металлургия
 
вверх