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- 引子 - 8月初,公休,与妻一起回三门峡探亲。 在三门峡期间,在家人的陪同下,分别探访了城南的南山公园,黄河边的关帝思乡庙,茅津古渡,一河之隔的山西平陆,陕州地坑院,陕州古城遗址,甘山国家森林公园,函谷关古文化旅游区等名胜古迹,还特地路过了宝武集团在三门峡建设的宝武铝业科技有限公司的大门,并偶遇正在三门峡出差的欧冶知钢前同事冯君。 虽然游历的时间很短暂,三门峡地区深厚的历史和人文底蕴,依然深深震撼了我。正所谓,读万卷书,不如行万里路。 - 01 - 《诗经·国风·召南》中有一首诗歌,叫做《甘棠》,它的原文是这样的: 甘棠 蔽芾(fèi)甘棠,勿翦勿伐,召(Shào)伯所茇(bá)。 蔽芾甘棠,勿翦勿败,召伯所憩(qì)。 蔽芾甘棠,勿翦勿拜,召伯所说(shuì)。 翻译成现代文的意思是: 郁郁葱葱棠梨树,不剪不砍细养护,曾是召伯居住处。 郁郁葱葱棠梨树,不剪不毁细养护,曾是召伯休息处。 郁郁葱葱棠梨树,不剪不折细养护,曾是召伯停歇处。 召公(一作邵公),姬姓,名奭(shì),又称召伯、召康公、召公奭,西周宗室、大臣,与周武王、周公旦同辈。 图片来源于网络 姬奭辅佐周武王灭商后,受封于蓟(今北京),建立臣属西周的诸侯国燕国(北燕)。但他派长子姬克管理燕国,自己仍留在镐京(今陕西长安)任职,辅佐朝廷。因采邑于召(今陕西岐山西南),故称召公或召伯、召公奭。 周武王死后,其子周成王继位,姬奭担任太保。 姬奭执政政通人和,贵族和平民都各得其所,因此深受爱戴。他曾在陕州的一棵棠梨树下办公,后人为纪念他,舍不得砍伐此树,《诗经·甘棠》中曾称颂此事。 陕州因此也被称为“甘棠旧治”,现位于三门峡市陕州公园内的甘棠苑,就是为纪念西周政治家、廉吏召公,在古召公祠原址上修建。 周成王死后,姬奭辅佐周康王,开创“四十年刑措不用”的“成康之治”,为周朝打下延续八百多年的坚实基础。 看来,民众“爱屋及乌”的情感表达,也是有历史渊源的。 - 02 - 三门峡的名字来自于一个远古的传说,相传大禹治水的时候,为了疏导黄河洪水,用神斧在现在三门峡大坝的地方,劈开了人门、神门、鬼门三道峡谷。从此滔滔黄河水向东流去,黎民百姓得以免受水灾之苦,三门峡因此而得名。 三门峡市,古称陕州,位于今河南省西部,位于崤山山岭的环抱之中。陕州“据关河之肘腋,扼四方之噤要”,是豫西和渭河平原间的咽喉,故旧以“陕”为名。 三门峡市在夏、商属豫州,西周分封有焦、虢,春秋先属虢,后属晋,战国属秦三川郡,西汉属河南郡、弘农郡,三国属魏,北魏置陕州,宋、元、明、清袭置。 民国时期,先后属豫西道、河洛道、河南第三行政区、第十一行政区。 1949年 3月属陕州专区,1952年4月陕州专员公署与洛阳专员公署合并,属洛阳专区。 1956年 4月,从陕县划出会兴镇区,建立三门峡工区。 1956年 9月,三门峡工区更名为洛阳专员公署三门峡办事处。 1957年 3月26日,建立三门峡市(地级),原洛阳专员公署三门峡办事处同时撤销。 1959年 10月1日,陕县归三门峡市领导,保留县建置。 1959年 11月,陕县并入三门峡市。 1960年 1月7日,撤销陕县建置,将原陕县的行政区域划归三门峡市。 1961年 10月,三门峡市降为县级市,隶属洛阳专区。 1962年 3月27日,恢复陕县建置。 1968年 1月,洛阳地区革命委员会成立,取代洛阳专署,三门峡市隶属洛阳地区革命委员会。 1979年 7月1日,洛阳地区革委会撤销,改称洛阳地区,三门峡市属之。 1986年 1月18日,撤销洛阳地区,三门峡市升为地级市。原洛阳地区的渑池、陕县、灵宝、卢氏4县划归三门峡市管辖。义马市由三门峡市代管。 1993年 5月12日,撤销灵宝县,设立县级灵宝市。 因此,现在的三门峡市是伴随万里黄河第一坝的建设而崛起的一座新兴工业城市,而妻的父辈人也正是响应国家号召,随着这股建设军由南方支内迁入到这座新兴城市的。 - 03 - 古陕州的人文底蕴之深厚,令人震撼。 从远古的三皇五帝,到夏商周秦汉隋唐宋,陕州一直是中国重大事件的发生地之一。 历史上有名的夏商征战、周召分陕、假虞灭虢、秦晋之战等典故,无不见证于此。在这里,曾产生夸父逐日的神话故事;有老子著《道德经》处函谷关,有闻名于世的仰韶文化遗址,有达摩祖师圆寂之地空相寺。 唐太宗李世民曾于公元637年春日游历陕州,登城楼俯眺原野,见回舟碧缀,烟霞密翠,斑红芳菲,花柳川岫,聊以命篇《陕州咏》。 以后唐玄宗、韩愈、杜甫、柳公权、白居易、李商隐、刘禹锡、杜牧等,宋代政治家司马光、王安石,以及金、明、清代许多文人志士都先后游于此。唐西台侍郎上官仪、昭容上官婉儿的故居在城东北隅上官巷,北宋诗人魏野的草堂在城东三里桥。 诗圣杜甫的史诗“三吏三别”,《新安吏》写于崤函古道的东端,《潼关吏》写于崤函古道的西端,中间的就是写于陕州硖石的《石壕吏》。 他还写了一首诗歌《巴山》:“巴山遇中使,云自陕城来。”他当时寓居于四川嘉陵江中游的阆州,遇到一个朝廷中使,说从陕城来,两京仍在战乱之中,天子驾驭还未回京,心情很沉重。他遥望中原,仿佛看见陕州城,天寒召伯树,地阔望仙台,问“狼狈风尘里,群臣安在哉”。 三门峡不仅人文古迹众多,而且,矿产资源蕴藏丰富。“黄(黄金)、白(铝土矿)、黑(煤炭)”是其三大优势矿产。 岩金矿区52处,查明金资源量605.42吨,保有226.96吨; 铝土矿主要分布于渑池县、陕州区境内,发现矿产地44处,累计查明矿石量4.79亿吨,保有4.4亿吨; 煤炭主要分布于义马市、陕州区境内,已查明陕渑、义马两大煤田,矿区28处。累计查明资源储量14.87亿吨,保有资源储量为10.41亿万吨。 如今,在这块史称为“甘棠旧治”的古老土地上,出现了中国宝武的身影。 - 04 - 2019年2月1日,中国宝武、河南能源化工集团、三门峡市政府,在郑州签署同人铝业项目合资合作协议,河南省省长陈润儿、副省长刘伟,中国宝武集团董事长陈德荣、总经理胡望明等出席签约活动并鉴签。 图片来自网络 河南同人铝业有限公司年产60万吨铝合金精深加工项目,是河南省政府、三门峡市政府重点建设项目,2011年由河南能源投资建设,计划于2020年建成试生产。 在2017年引进战略投资者中国宝武后,经过中国宝武、河南能源、三门峡市政府近两年的合作谈判,三方在合资合作上达成了一致意见,并将新公司定名为宝武铝业科技有限公司(简称宝武铝业)。 宝武铝业的成立,这标志着中国宝武在“建设国有资本投资公司,形成以绿色精品智慧的钢铁业为基础,新材料、现代贸易物流、产业金融、工业服务和城市服务等相关产业协同发展的‘一基五元’产业格局”的战略中,迈出了重大的一步。 宝武集团在新材料领域,确定了高性能金属材料、轻金属材料、新型炭材料及纤维材料等材料制造及延伸加工的发展方向,力争使之成为集团第二大制造类业务板块。 据资料介绍,宝武铝业是中国宝武的控股子公司,注册资本金35亿元,总占地1561亩,规划建设年产60万吨铝合金精深加工项目,其中一期工程总投资近70亿元,占地790亩,建设年产30万吨铝合金精深加工生产线。 一期项目建设主要包括熔铸车间、中厚板车间、冷轧车间、精整车间4大主要车间及辅助设施。设计产能为铝合金汽车板8万吨/年,铝合金中厚板材5万吨/年,铝合金板带材17万吨/年。 主要产品定位于目前国内重点领域急需的高、精、尖的铝板带产品,广泛应用于汽车、航天航空、军工、轨道交通、包装、建筑装饰带材及电子等领域。 接下来,我们来简单了解一下铝合金的一些基本知识。 - 05 - 铝合金以铝(Al)为基体金属,典型的合金元素是铜,镁,锰,硅,锡和锌。 铝合金有两种主要的分类,即铸造合金和锻造合金(国内称为变形合金),它们可进一步细分为可热处理和不可热处理的类别。 约85%的铝用于锻造产品,例如轧制板,箔和挤压件。 铸铝合金由于熔点低而产生成本有效的产品,尽管它们通常具有比锻造合金更低的拉伸强度。最重要的铸铝合金体系是Al-Si,其中高含量的硅(4.0-13%)有助于提供良好的铸造特性。铝合金广泛用于需要轻质或耐腐蚀性的工程结构和部件中。 自从被引入制作飞机金属蒙皮以来,铝合金在航空航天制造中一直扮演非常重要的角色。铝镁合金比其他铝合金更轻,并且,比含有非常高百分比镁的镁合金更不易燃。 如果未进行阳极氧化处理和/或未正确涂漆保护,铝合金表面将形成白色的氧化铝保护层。 在潮湿环境中,当铝合金与其他腐蚀电位比铝高金属接触时,会发生电偶腐蚀,如果电解质存在的话,离子交换将成为可能。这种现象也被称为异种金属腐蚀,该过程可以表现为表皮剥落或晶间腐蚀。 铝合金热处理不当时,会导致内部元素的分离,并造成金属从内向外腐蚀。 铝合金成分需要在铝业协会(AA)注册。许多标准组织发布了更具体的铝合金制造标准,其中包括SAE和ASTM国际。 - 06 - 铝合金性能分布广泛,被应用在不同的工程结构中。 合金体系分类可采用数字系统(ANSI),或由主要组成合金的名称表示(DIN及ISO)。 为一种指定的应用选择正确的合金,需要考虑材料的强度、延性、成形性、焊接性、抗腐蚀性等等。 由于铝合金的强度-重量比很高,因此,铝合金被广泛使用在现代航空器里。相对而言,纯铝金属对于这种用途来说太软了,并且它不具有飞机和直升机所需的高抗拉强度。 铝合金与钢的比较 铝合金的弹性模量通常约为70GPa,是大多数钢和合金钢弹性模量的三分之一。 因此,对于给定的载荷,由铝合金制成的部件或单元在弹性状态下,将比相同尺寸和形状的钢部件发生更大的变形。 尽管铝合金的抗拉强度略高于常用的钢种,但简单地用铝合金代替钢部件可能会产生问题。 对于全新的金属产品,材料设计的选择通常取决于制造技术的选择。对于挤压件来说,选择铝合金无疑是明智的,特别是Al-Mg-Si系列,它可以挤压成复杂的型材。 通常,使用铝合金可以实现比钢更可行的高刚性和更轻的设计。例如,由铝合金制成的自行车车架,通常使用比钢管或钛管更大的管径,以便获得所需的刚度和强度。 在汽车工程中,由铝合金制成的汽车,通常采用由挤压型材制成的空间框架,以确保刚性。 雪佛兰科尔维特Corvette汽车就是一个很好的例子,它使用了由铝合金制造的底盘和悬挂系统零件,消除冗余的金属后,不但重量减轻,还减少了截面积,这使车有了大的尺寸和良好的刚度。因此,在同等或更激苛刻的使用情况下,铝合金零件不需要跟钢制的零件一样频繁更换,使其对车主更有吸引力。 因为可以减轻重量,铝合金广泛用于汽车发动机,特别是在汽缸体和曲轴箱中。由于铝合金在高温下易发生翘曲,因此这种发动机的冷却系统是至关重要的。 铝合金制造技术和冶炼技术的进步,促进了铝合金在汽车发动机上的成功应用,曾经发生在20世纪60年代Corvair汽车的铝制发动机气缸盖的失效和零件螺纹剥离现象,目前已经得到杜绝。 铝合金作为结构件使用的一个致命缺陷是,与钢相比,其疲劳强度很低。在受控的实验室条件下,钢材会显示一定的疲劳极限,也即应力振幅低于疲劳极限时,不会发生故障,而且,钢的强度不会随着应力循环周期的延长而持续减弱。 而对于铝合金来说,铝合金不仅没有这种较低的疲劳极限,并且还会随着应力循环的持续而强度持续减弱。因此,铝合金很少用于高应力循环场景(超过107应力循环周期)下要求高疲劳强度性能的部件。 铝合金的热敏感性 另外,还必须考虑铝合金的热敏感性。事实上铝合金对热的反应相对复杂,它不像钢那样在将要熔化时发出亮红色。 铝在熔化之前,没有迹象显示其内部性能已经被破坏,因此,加工时,应尽量避免使用火焰割炬等加热工具。 铝合金件过热的时候,会受到内部应力和应变,这些压力往往会导致零件发生延迟扭曲。举例来说,常见的有翘曲或过热开裂的汽车铝缸盖。焊接的铝自行车框架,几年后会沿着轴线发生扭转。 另外,1970年代,一些黏着剂被被用在一些自行车上,不幸的是当铝管受到轻微腐蚀后,就会黏接松动,并最终导致车架解体。因此,航天工业应完全避免零件【胶粘剂】间或机械扣件被加热。 过热铝中存在的应力,可以通过对部件进行热处理并逐渐冷却的方法来消除,也即进行去应力退火。 然而,这些经过热处理的部件仍有可能发生变形,例如对焊接自行车车架的热处理,会导致很大一部分零件变得对不准。如果这种对不准不太严重,则可对冷却的部件弯曲对齐。当然,如果框架本身设计的刚性过大,那么这种弯曲将需要很大的力。 虽然铝对高温不耐受,但并未排除其在火箭中的应用,甚至可用于建造燃气室,燃气室中燃气温度可达到3500 K。Agena上级发动机在喷嘴的某些部分,设计采用了再生冷却铝,包括热临界的喉部区域;实际上,即使在高热通量下,铝的极高导热性也阻止了喉部位置达到熔点,从而使之可用于制造可靠、轻质的部件。 - 07 - 锻造铝合金和铸造铝合金使用不同的牌号命名系统。锻造铝用四位数字进行表示,用于识别合金元素。 铸铝合金使用带小数点的四到五位数字表示。百位上的数字表示合金元素,小数点后的数字用来代表形状(铸造后形状或铸锭)。 锻造(变形)铝合金 国际合金命名体系是锻造铝合金最广泛接受的命名方案。每种合金都给出一个四位数字,其中第一个数字表示主要合金元素,第二个数字表示合金的变化,第三个和第四个数字表示系列中的特定合金。 例如,在合金3105中,数字3表示合金是锰系列,1表示合金3005的第一个修改,最后05表示在3000系列中。 1000系列,基本上是纯铝,铝含量至少为99%,可以加工硬化。 2000系列,与铜合金化,可以沉淀硬化,强度可与钢相媲美。以前称为硬铝合金,它们曾经是最常见的航空航天合金,但易受应力腐蚀开裂的影响,并且在新设计中越来越多地被7000系列所取代。 3000系列,与锰合金,可加工硬化。 4000系列,与硅合金化。是用于铸造的铝-硅合金的变种(因此不包括在4000系列中),也称为硅铝。 5000系列,与镁合金,具有优异的耐腐蚀性,适用于船舶应用。此外,5083合金具有最高强度的未经热处理的合金。大多数5000系列合金也包括锰。 6000系列,与镁和硅合金化。它们易于加工,可焊接,可以沉淀硬化,但不能达到2000和7000所能达到的高强度。6061合金是最常用的通用铝合金之一。 7000系列,与锌合金化,可以沉淀硬化至任何铝合金的最高强度(7068合金的极限抗拉强度高达700 MPa)。大多数7000系列合金也包括镁和铜。 8000系列,与其他系列没有覆盖的其他元素合金化。铝锂合金就是一个例子。 9000系列,备用系列。 铸造铝合金 铝业协会(AA)采用类似于锻造合金的命名法,英国标准(BS)和德国标准(DIN)有不同的名称。 在AA命名体系中,后两位数字显示铝的最小百分比,例如150.x对应至少99.50%的铝。小数点后的数字取值为0或1,分别表示铸件和坯料。 AA系统中的主要合金元素如下: 1xx.x系列,是最低99%的铝 2xx.x系列,主要合金元素为铜 3xx.x系列,主要合金元素为硅,添加铜和/或镁 4xx.x系列,主要合金元素为硅 5xx.x系列,主要合金元素为镁 6xx.x系列,备用系列 7xx.x系列,主要合金元素为锌 8xx.x系列,主要合金元素为锡 9xx.x系列,其他元素 - 08 - 铝合金的主要用途包括: 常用航天航空合金 以下这些铝合金,被用在飞机及其他航空器结构中,具有非常悠久的历史。 1420,2004; 2014; 2017; 2020; 2024; 2080; 2090; 2091; 2095; 2219; 2224; 2324; 2519; 2524 4047,6013; 6061; 6063; 6113; 6951;7010; 7049; 7050; 7055; 7068; 7075; 7079; 7093; 7150; 7178; 7475; 值得注意的是,航空铝或航空航天铝这一术语,通常指的是7075。4047 是一种独特的铝合金,用于航空航天和汽车应用中,作为覆层合金或填充材料。6951是一种可热处理的合金,为翅片提供额外的强度,同时增加抗下垂性; 这允许制造商减小铝板的厚度并因此减少所形成的翅片的重量。这些独特的特性使铝合金6951成为航空航天应用中制造的传热和热交换器的首选合金之一。6063铝合金可热处理,具有中等强度,优异的耐腐蚀性和良好的可挤出性。它们经常被用作建筑和结构构件。 其他航太合金 这些都是目前生产的,但尚未广泛应用在航太上的铝合金:2090 ,2124 ,2324,6013,7050 ,7055 ,7150,7475。 Parts of the Mig–29 are made from Al–Sc alloy.By Dmitry A. Mottl - Own work, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3760308 航海合金 这些合金常被用在造船,海运业及盐分较高的地方使用:5052,5059,5083,5086,6061,6063,4043, 5183, 6005A, 6082。
自行车(公路车)合金 以下合金用于制造赛车框架和部件:2014,6061,6063 ,7005 ,7075,钪铝。 Welded aluminium alloy bicycle frame, made in the 1990s.By The original uploader was Gt-man at German Wikipedia.(Original text: gt-man) - Self-photographed, CC BY-SA 2.0 de, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3918459 汽车用合金 6111和2008广泛用于外部车身板,5083和5754用于车身内板。 阀帽由2036,6016和6111制成。 卡车和拖车车身板使用5456。 汽车框架通常使用5182或5754成型铝板,6061或6063挤压件。 车轮采用A356.0铸件或用5xxx板材成型件。 气缸体和曲轴箱通常由铝合金铸造而成。气缸体最常用的铝合金是A356,319,少量为242。 空气和气瓶合金 6061和6351广泛用于潜水呼吸气瓶和自给式呼吸器(SCBA)合金。 Recreational scuba diver,By Soljaguar - Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2107152 - 09 - 函谷关 [唐] 胡宿 天开函谷壮关中,万古惊尘向此空。 望气竟能知老子,弃繻何不识终童。 谩持白马先生论,未抵鸣鸡下客功。 符命已归如掌地,一丸曾误隗王东。 传说2500多年前,函谷关关令尹喜,在函谷关旁结草为楼,称之为楼观,每天在楼观观察天象。 有一天夜里,尹喜在楼观上凝视,忽见东方紫云聚集,长达三万里,形状犹如飞龙,由东向西滚滚而来,十分惊喜,自语道:“紫气东来三万里,圣人西行经此地,青牛驾车载老翁,藏形匿迹混元气。” 数日之后,果真盼来了坐青牛之车而来的老子,在尹喜的诚恳挽留下,老子在函谷关住了下来,并在此写成了洋洋五千言,光照千古的《道德经》。 道德经分上下两篇,上篇为道经,言宇宙根本,含天地变化之机,蕴神鬼应验之秘;下篇为德经,言处世之方,含人事进退之术,蕴长生久视之道。 如今,宝武铝业来到这具有无数传说和历史典故的“甘棠旧治”,又将给世人带来怎样的惊喜呢? 让我们拭目以待。