アルミニウム合金に比べて20〜30%の重量削減や、高荷重構造物のチタンを置き換えつつ疲労寿命と剛性を維持したい場合、高強度セラミックアルミニウムマトリックス複合材料(Al-MMC)は実用的な解決策となり得ます。
Chalcoは、すでにC919、EVバッテリー筐体、レール部品で使用されている認証グレードを提供しています。
- 重量を約30%削減するためにチタン製のビーム/ストラットを交換してください
- GB/T 228.1試験における従来型2xxx/7xxxアルミニウムに比べて20%高い降伏強度
- C919およびEVバッテリー筐体で実証済みで、完全なテストレポートと追跡可能なバッチも含まれています
Chalcoはカスタマイズされた高強度セラミックアルミニウムマトリックス複合材料ソリューションを提供しています
私たちは、アルミニウムをマトリックス、ナノセラミックスを補強材として使用する様々なアルミニウム合金グレードにインシチュアルなナノセラミック粒子を統合し、その含有量と分布を正確に制御しています。
これにより、高強度、高い延性、高剛性、または高い減衰特性を持つオーダーメイドセラミックアルミニウムマトリックス複合材の作成が可能となり、航空宇宙、自動車、鉄道の性能目標を満たすことができます。
- マトリックスオプション:2xxx、6xxx、7xxx合金システムをサポートし、強度、延性、耐腐食性、機械加工性のバランスを整えます。
- 粒子制御:ナノセラミックの体積比、サイズ、形態、分布を調整し、表面耐摩耗性から全体的な剛性まで異なる焦点を実現します。
- プロセスの柔軟性:押出、圧延、鍛造、リング圧延、機械加工、溶接の各ルートにより、バッチの一貫性と再現性が保証されます。
人気のある高強度鍛製セラミックアルミニウムマトリックス複合材料
CT7055、CT2024、LM0xxなどの高強度鍛造シリーズのセラミックアルミニウムマトリックス複合材に対して、Chalcoは異なる設計要件に対応する複数の製品形態を供給可能です。
- スキン、パネル、構造部材用の板とシート
- 梁、フレーム、複雑な断面用の押出断面
- 回転部品およびフランジ用のリングおよびリング圧延セクション
- 高負荷で安全性に重要な部品のための鍛造
- 積層製造および近接ネット形状部品の粉末原料
当社は、さまざまなグレードや用途分野をカバーする高強度セラミックアルミニウムマトリックス複合材料(Al-MMC)を幅広く取り扱っています。
これらは、性能要求が厳しい航空宇宙、自動車、鉄道輸送業界で広く使用されています。
高強度CT7055セラミックアルミニウムマトリックス複合材料
CT7055セラミックアルミニウムマトリックス複合材は、卓越した引張強度と耐食性を持ち、航空宇宙やその他の高荷重構造部品に最適です。
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| 財産 | CT7055(セラミックアルミニウムマトリックス複合材料) | 7055(アルミニウム合金) | グレード5(TC4チタン合金) |
| 極限引張強度(MPa) | 805 | 669 | 895 |
| 降伏強度(MPa) | 750 | 655 | 825 |
| 弾性率(GPa) | 86 | 71 | 109 |
| 伸長率(%) | 8 | 11 | 12 |
| 密度(g/cm³) | 2.96 | 2.86 | 4.44 |
| 比濃度(MPa·cm³/g) | 0.272 | 0.234 | 0.202 |
耐疲労性CT2024セラミックアルミニウムマトリックス複合材料
CT2024セラミックアルミニウムマトリックス複合材は優れた耐疲労性を持ち、航空宇宙、自動車、その他のハイサイクル用途に最適です。
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| 財産 | CT2024(セラミックアルミニウムマトリックス複合材料) | 2024年モデル(アルミニウム合金) |
| 極限引張強度(MPa) | 610 | 485 |
| 降伏強度(MPa) | 451 | 360 |
| 弾性率(GPa) | 83.2 | 72.1 |
| 伸長率(%) | 6.2 | 10.8 |
| 密度(g/cm³) | 2.84 | 2.77 |
その他の鍛造セラミックアルミニウムマトリックス複合材料
また、多様な用途要件に対応するため、さまざまなグレードのセラミックアルミニウムマトリックス複合材料(Al-MMC)も提供しています。
- ST051(2xxxアルミニウム合金)
引張強度: 500〜550 MPa
降伏強度: 460–490 MPa
弾性率: 75–80 GPa
伸長: 8–10%
密度: 2.88
プロセス条件:連続鋳造および圧延(T8)
- ST012(2xxxアルミニウム合金)
引張強度: 500〜550 MPa
降伏強度: 380–480 MPa
弾性率: 75–80 GPa
伸長: 8–15%
密度: 2.86
工程条件:連続鋳造および圧延(T3)
- LM041(5xxxアルミニウム合金)
引張強度: 370〜400 MPa
降伏強度: 280–300 MPa
弾性率: 72 GPa
伸長: ≥7%
密度: 2.70
プロセス条件:連続鋳造および圧延(部分焼きまし)
- LM032(6xxxアルミニウム合金)
引張強度: 300–320 MPa
降伏強度: 270–290 MPa
弾性率: 70 GPa
伸長: ≥6%
密度: 2.73
プロセス条件:連続鋳造および押出(T6)
- LM052(6xxxアルミニウム合金)
引張強度: 340〜360 MPa
降伏強度: 320–340 MPa
弾性率: 71 GPa
伸長度: ≥8%
密度: 2.74
プロセス条件:連続鋳造および押出(T6)
- LM062(6xxxアルミニウム合金)
引張強度: ≥400 MPa
降伏強度: ≥330 MPa
伸長度: ≥10%
密度: 2.82
プロセス条件:連続鋳造および押出/鍛造(T6)
- LM044(7xxxアルミニウム合金)
引張強度: ≥610 MPa
降伏強度: ≥570 MPa
伸長度: ≥10%
密度: 2.82
プロセス条件:連続鋳造および押出(T6)
- LM021(7xxxアルミニウム合金)
引張強度: 630〜650 MPa
降伏強度: 570–590 MPa
弾性率: 75–80 GPa
伸長: 7–9%
密度: 2.86
プロセス条件:連続鋳造および押出(T6)
- LM043(7xxxアルミニウム合金)
引張強度: 650〜720 MPa
降伏強度: 590〜650 MPa
弾性率: 76–85 GPa
伸長度: 7〜14%
密度: 2.88
プロセス条件:粉末冶金押出(T6)
- LM042(7xxxアルミニウム合金)
引張強度: 680–720 MPa
降伏強度: 630–680 MPa
弾性率: 75–80 GPa
伸長: 7–9%
密度: 2.88
プロセス条件:連続鋳造および押出(T6)
- LM032(7xxxアルミニウム合金)
引張強度: 700–750 MPa
降伏強度: 650–670 MPa
弾性率: 75–80 GPa
伸長: 4〜7%
密度: 2.93
プロセス条件:連続鋳造および押出(T6)
これらのセラミックアルミニウムマトリックス複合材料は、卓越した強度、優れた延性、安定した性能を誇ります。航空宇宙、自動車の軽量化、鉄道輸送業界で広く使用されています。
セラミックアルミニウムマトリックス複合材料に加え、7075、7050、7055、7068、2024、2219などの高強度鍛錬アルミニウム合金も供給しています。
これらの合金は航空宇宙および自動車用途における軽量かつ高強度の要求を満たし、T6、T651、T7451など複数の仕様とテンパー条件で提供されています。
- 7075アルミニウム合金
航空機構造物用の高強度アルミニウム合金です。溶接性が悪く、耐食性も低いです。
- 2024年アルミ合金
良好な疲労性能と高い筋力。航空機構造物で広く使用されています。
- 2219アルミニウム合金
宇宙船構造物用の高強度合金です。溶接性も良好です。
- 7050アルミニウム合金
応力腐食に対する高い耐性。航空宇宙構造物で使用されています。
- 7068アルミニウム合金
市販のアルミニウム合金の中でも最も強いものの一つです。航空宇宙および自動車分野で使用されています。
- 5083アルミニウム合金
優れた耐食性と溶接性。海洋および化学機器に適しています。
高強度鍛造セラミックアルミニウムマトリックス複合材料の利点
- 低密度:アルミニウム合金の軽量化の利点を保持します。
- 高強度:引張強度は800MPaを超えることができ、比強度はチタン合金を上回ります。
- 高剛性:弾性弾性率は約95 GPaに達し、チタン合金よりも高い比剛性を持つ。
- 疲労耐性:回転曲げの下で、7xxx合金で約94%、2xxx合金で87%の疲労強度が向上します。軸方向二重穴荷重の下では、AA2060アルミニウムリチウム合金より約30%高い。
- 耐摩耗性:表面硬度が高く、摩擦摩耗が大幅に減少します。
- 耐蝕性:アルミニウム合金の優れた耐食性を受け継ぎます。
- 高温性能:高温強度とクリープ抵抗性が向上し、熱疲労挙動も改善されます。
- 優れた加工性:押出、圧延、鍛造、引き出し、リング圧延、超塑性成形、機械加工、溶接に適しています。
注:比強度および剛性値は合金グレード、セラミック体積比、熱処理状態によって異なります。ベンチマークデータはプロジェクトの要件に基づいて提供可能です。
高強度鍛造セラミックアルミニウムマトリックス複合材料の性能
当社の高強度鍛造セラミックアルミニウムマトリックス複合材料(Al-MMC)は、複数の主要業績評価指標において明確な優位性を示しています。
チタンや従来のアルミニウム合金と比べて、軽量かつ優れた信頼性を維持しつつ、より高い強度と剛性を実現しています。
鍛造セラミックアルミニウムマトリックス複合材料の機械的特性とチタン合金の比較
| 財産 | 高強度セラミックアルミニウムマトリックス複合材料(CT7055) | チタン合金 | ||
| 従来型インゴット | 急速凝固 | 12年生(TC2) | グレード5(TC4) | |
| 極限引張強度(MPa) | 770 | 805 | 685 | 895 |
| 降伏強度(MPa) | 751 | 750 | 620 | 825 |
| 弾性率(GPa) | 84 | 86 | 108 | 109 |
| 骨折後の伸長(%) | 5 | 8 | 12 | 12 |
| 密度(g/cm³) | 2.96 | 2.96 | 4.55 | 4.44 |
| 比強度(10³ N·m²/kg) | 260 | 272 | 151 | 202 |
| 比剛性(10⁶ N·m²/kg) | 28.4 | 29.1 | 23.7 | 24.5 |
試験規格:GB/T 228.1-2010。試験機関:上海交通大学解析試験センター。
セラミックアルミニウムマトリックス複合材料の疲労性能
7xxxシリーズの高強度アルミニウム合金と比較して、鍛造セラミックアルミニウムマトリックス複合材料(Al-MMC)は疲労限界が90%増加します。
フランスの高エネルギーボールミル粉末冶金用SiC/Al複合材料と比べて、疲労限界は56%高いです。
2xxxシリーズセラミックアルミニウムマトリックス複合材料では疲労限界が150MPaに達しますが、2060アルミニウムリチウム合金は80〜110MPaにとどまります。
試験機関:上海航空材料構造試験有限公司
セラミックアルミニウムマトリックス複合材料の等方性
7xxx系列セラミックアルミニウムマトリックス複合押出材の等方性
| 演出 | 引張強度(MPa) | 伸長率(%) | ||
| 従来型Al-MMC | 等方性Al-MMC | セラミックアルミニウムマトリックス材料 | 等方性 | |
| LL(縦方向) | 700 | 680-730 | 9% | 9%-12% |
| LT(長横) | 620 | 635-670 | 2.5% | 5%-7% |
| ST(短い横断) | 540 | 620-660 | 1.5% | 5%-6% |
2xxx系列セラミックアルミニウムマトリックス複合圧延板の等方性
| 演出 | 引張強度(MPa) | 伸長率(%) |
| RD(ローリング方向) | 504 | 22.1% |
| TD(横方向からローリング方向) | 503 | 23.8% |
| XD(45°方向) | 482 | 21.8% |
高強度鍛造セラミックアルミニウムマトリックス複合材料の応用分野
航空宇宙
優れた強度、軽量特性、優れた耐疲労性を持つ高強度鍛造セラミックアルミニウムマトリックス複合材料(Al-MMC)は、航空宇宙産業で部品性能の向上、耐用年数の延長、コスト効率の向上に広く利用されています。
ロケットおよび衛星の構成要素
アルミニウム合金を置き換えることで重量が20%軽減され、チタン合金を置き換えることで重量が3分の1削減され、ロケットや衛星部品の性能と信頼性が大幅に向上します。
主荷重支え梁
コア構造部材としてセラミックアルミニウムマトリックス複合材を使用することで、全体の重量を大幅に軽減しつつ、構造の強度と安定性を高めます。
荷重支えストラット
荷重支えストラットでは、これらの複合材料が曲げや疲労に対する抵抗性を向上させ、長期的な運用安全性と信頼性を保証します。
貯蔵タンク
推進剤や流体貯蔵タンクで使用される場合、セラミックアルミニウムマトリックス複合材は腐食性と高温耐性を向上させ、重量を軽減し、より効率的な貯蔵と輸送を実現します。
航空機の外皮パネル
これらの複合材料の疲労性能は、航空宇宙グレードの耐疲労アルミニウム合金より約30%高く、輸入されたアルミニウム・リチウム合金の外皮を置き換える可能性を示しています。
エアロエンジンブレード
チタン合金ブレードと比較して、セラミックアルミニウムマトリックス複合ブレードは重量を3分の1軽減し、性能を向上させ、加工の難易度とコストを低減します。
航空宇宙プロファイル
CT2024耐疲労材料は疲労強度を90%高め、CT7055高強度材料は重量を10〜20%軽減し、航空宇宙プロファイルの耐久性とコスト効率を向上させます。
実地での応用:中国の大型旅客機C919
2015年以降、高強度鍛造セラミックアルミニウムマトリックス複合材料(Al-MMC)は厳格な耐空性認証を受け、2021年末までに中国民航局(CAAC)から正式に承認を得ました。
この節目は、中国初の独自開発の航空宇宙材料等級CA7075-3.5の創設を示しました。
大型機C919では、貨物床、キールビーム、APU入口ドアフレームを含む155の主要部品にセラミックアルミニウムマトリックス複合材が成功裏に適用されています。
その性能は第3世代のアルミニウム・リチウム合金(2196)を上回り、COMCの公式材料規格および承認サプライヤーリストに含まれており、優れた強度、軽量化の利点、耐久性を示しています。
主要業績評価指標では、CA7075-3.5は2196-T8511から有意な改善を示しています。
| テスト項目 | CA7075-3.5 | 2196-T8511 | 改善 |
| 降伏強度(MPa) | 579 | 476 | +21.6% |
| 極限引張強度(MPa) | 634 | 524 | +21.0% |
| 伸長率(%) | 7.4 | 6 | +23.3% |
自動車産業
車両構造部品にセラミックアルミニウムマトリックス複合材料を適用することで、従来のアルミニウム合金と比べて約20%強度が向上し、延性は同じレベルを維持します。
これらの複合材料は、鋼やアルミニウムなどの従来の材料に代わることができ、車両全体の重量を大幅に軽減します。同時に、構造の信頼性と安全性を高め、現代の軽量で高性能な自動車設計に理想的なソリューションとなっています。
バッテリー筐体におけるセラミックアルミニウムマトリックス複合材料の実用例:
バッテリーハウジング用途では、セラミックアルミニウムマトリックス複合材料が従来のアルミニウム合金と比べて効果的に軽量化されます。
例えば、走行距離500kmの従来のアルミ合金製バッテリーボックスは62kg、セラミックアルミニウムマトリックス複合材製のバッテリーボックスはわずか42kgで、32%の軽量化を実現しています。
兵器装備
セラミックアルミニウムマトリックス複合材料 は、現地でナノセラミック粒子強化されたアルミニウムマトリックス複合材料(Al-MMC)です。
射程、機動性、ステルス、そして耐用年数を大幅に向上させます。これらの複合材料は現代の軍事装備において欠かせない材料となっています。
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セラミックアルミニウムマトリックス複合材料のパートナー
私たちは、高性能セラミックアルミニウムマトリックス複合材料(Al-MMC)の研究と応用に専念する多くの主要組織やブランドと密接に連携しています。主なパートナーは以下の通りです:
- CRRC(中国鉄道車両集団):鉄道輸送機器製造の世界的リーダーです。
- AVIC(中国航空工業集団企業)は、中国航空業界の重要な存在であり、航空機の材料や部品の開発において私たちと協力しています。
- CASIC(中国航天科技集団):航空宇宙機器に高性能セラミックアルミニウムマトリックス複合材料を利用。
- NORINCO(中国北方工業グループ):兵器および防衛システムにセラミックアルミニウムマトリックス複合材料を適用しています。
- 中国南方工業グループ:当社の複合材料を用いて、兵器システムの軽量設計と耐久性を向上させています。
- COMAC(中国商用航空機集団企業):中国の民間航空機の主要開発会社。私たちの教材はC919および関連プログラムに適用されています。
- AECC(中国航空エンジン集団):航空エンジンの研究開発と製造の先駆者;セラミックアルミニウムマトリックス複合材料は、エンジンやその他の主要部品に広く使用されています。
研究開発および生産設備
当社は、セラミックアルミニウムマトリックス複合材料および関連製品の高品質と効率を確保するため、先進的な研究および生産設備を備えています。
セラミックアルミニウムマトリックス複合材料生産ライン
現地合成、特殊鋳造、半連続鋳造、付細製造粉末生産ラインなど、複数の専門ラインを運営しています。これにより、さまざまなセラミックアルミニウムマトリックス複合材料グレードの精密な製造が保証されます。
大規模生産設備
反応合成炉、反重力鋳造システム、大型SLM金属3Dプリンターなど、100台以上の高級機器を保有しています。これらは大規模かつ高精度な製造を支援しています。
分析および試験機器
光電直接読み取り分光計や画像解析装置を含む20台以上の高精度分析・試験装置が厳格な品質管理のために使用され、すべての生産バッチ間での一貫性と信頼性を確保しています。
高い生産能力
年間生産能力は18,000トンのセラミックアルミニウムマトリックス複合材および完成品に達し、大規模なカスタマイズニーズに応えています。
検査および実験機器
X線リアルタイムイメージングシステム、疲労試験機、引張試験機、水素分析装置、ONH分析装置、顕微鏡、X線回折装置、粒子サイズ分析装置、誘導結合発光分光計を装備しています。これにより、すべての製品特性が業界最高水準を満たしていることが保証されます。
先進的な材料システム、制御されたプロセスパラメータ、デジタル化された設備に基づき、溶融から納品までの全工程をカバーするクローズドループ品質管理およびバッチトレーサビリティシステムを確立し、安定した大量生産と長期的な一貫性を確保しています。
高強度鍛造アルミニウムマトリックス複合材料の包装および輸送
当社はセラミックアルミニウムマトリックス複合製品に対して、安全かつ効率的なグローバル配送を保証する高品質なパッケージングソリューションを提供しています。
カスタマイズパッケージ:包装は製品の形状や仕様に合わせて調整され、輸送中の安全性を確保します。
高強度の保護:強力な木製クレート、プチプチ、フォームパッドが使用され、衝撃や衝撃から追加の保護を提供し、輸送中の損傷を防ぎます。
遵守基準:すべての包装は国際配送および安全基準を満たしており、長距離輸送中も製品の無傷を保ちます。
環境に優しい素材:環境負荷を最小限に抑えるために、環境に優しい素材が包装に使われます。
関連質問(FAQ)
アルミニウムマトリックスコンポジット(Al-MMC / AMC)とは何ですか?
これはアルミニウムまたはアルミニウム合金をマトリックスとして用い、粒子、ウィスカー、短繊維、ナノ相(例:SiC、Al₂O₃、TiC、TiB₂、B₄C、炭素繊維など)で強化された複合材料です。低密度でカスタマイズ可能な特性(強度、剛性、CTE、熱伝導率)、優れた耐摩耗性・耐疲労性、寸法安定性を提供します。一般的な製造方法には、現地反応、粉末冶金、攪拌・低圧・押出鋳造、圧力浸透、スプレーデポンション、増築製造(3Dプリンティング)などがあります。
アルミニウムマトリックス複合材の強度はどのくらいですか?
典型的な引張強度は300〜600+ MPaの範囲です。高度な補強と最適化された熱処理により、600〜700+ MPaに達することができます。その弾性率は、アルミニウム合金の通常の70 GPaから80〜120 GPaに増加させることができます。疲労や耐摩耗性は大幅に向上し、補強成分の増加に伴い延性はわずかに低下することがあります。
サンプルと簡単な見積もりを入手しましょう
対象のCTE、温度範囲、熱伝導率に応じて材料をカスタマイズしてください。図面と作業条件を提出すると、材料ソリューション、プロセスウィンドウ、見積もり、納期が48時間以内に届きます。