Bħala liga ħafifa li hija kruċjali għat-tagħmir tat-trasport tal-avjazzjoni, il-proprjetajiet mekkaniċi makroskopiċi tal-liga tal-aluminju huma relatati mill-qrib mal-mikrostruttura tagħha. Billi tbiddel l-elementi ewlenin tal-liga fl-istruttura tal-liga tal-aluminju, il-mikrostruttura tal-liga tal-aluminju tista 'tinbidel, u l-proprjetajiet mekkaniċi makroskopiċi u proprjetajiet oħra (bħalma huma r-reżistenza għall-korrużjoni u l-prestazzjoni tal-iwweldjar) tal-materjal jista' jitjieb b'mod sinifikanti. Sa issa, il-mikroalloying sar l-iktar strateġija ta 'żvilupp teknoloġiku promettenti għall-ottimizzazzjoni tal-mikrostruttura ta' ligi tal-aluminju u t-titjib tal-proprjetajiet komprensivi tal-materjali tal-liga tal-aluminju.Skandju(SC) huwa l-iktar li jtejjeb l-element mikroalloying magħruf għal-ligi tal-aluminju. Is-solubilità ta 'l-iskandju fil-matriċi tal-aluminju hija inqas minn 0.35 wt.%, Li żżid ammonti ta' traċċi ta 'element ta' skandju għal-ligi tal-aluminju tista 'ttejjeb b'mod effettiv il-mikrostruttura tagħhom, ittejjeb b'mod komprensiv is-saħħa tagħhom, l-ebusija, l-ebusija, il-plastiċità, il-plastiċità, l-istabbiltà termali, u r-reżistenza għall-korrużjoni. L-iskandju għandu effetti fiżiċi multipli fil-ligi tal-aluminju, inkluż it-tisħiħ tas-soluzzjoni solida, it-tisħiħ tal-partikuli, u l-inibizzjoni tar-rikristallizzazzjoni. Dan l-artikolu se jintroduċi l-iżvilupp storiku, l-aħħar progress, u l-applikazzjonijiet potenzjali ta 'scandium li fihom ligi tal-aluminju fil-qasam tal-manifattura tat-tagħmir tal-avjazzjoni.
Riċerka u Żvilupp ta 'Liga ta' Skandju tal-Aluminju
Iż-żieda ta 'skandju bħala element ta' liga għal-ligi tal-aluminju tista 'tiġi rintraċċata għas-snin 1960. Dak iż-żmien, il-biċċa l-kbira tax-xogħol sar f'sistemi ta 'liga Binary AL SC u Ternary ALMG SC. Fis-snin sebgħin, l-Istitut ta 'Baykov tal-Metallurġija u x-Xjenza tal-Materjali tal-Akkademja tax-Xjenzi Sovjetika u l-Istitut Russu kollu ta' riċerka tal-liga ħafifa wettaq studju sistematiku dwar il-forma u l-mekkaniżmu ta 'skandju f'ligi tal-aluminju. Wara kważi erbgħin sena ta 'sforz, 14-il grad ta' ligi tal-iskandju tal-aluminju ġew żviluppati fi tliet serje ewlenin (Al Mg SC, Al Li SC, Al Zn MG SC). Is-solubilità ta 'l-atomi ta' l-iskandju fl-aluminju hija baxxa, u billi tuża proċessi xierqa ta 'trattament tas-sħana, in-nano ta' densità għolja AL3SC jista 'jiġi ppreċipitat. Din il-fażi ta 'preċipitazzjoni hija kważi sferika, b'partiċelli żgħar u distribuzzjoni mxerrda, u għandha relazzjoni koerenti tajba mal-matriċi tal-aluminju, li tista' ttejjeb ħafna s-saħħa tat-temperatura tal-kamra tal-ligi tal-aluminju. Barra minn hekk, il-preċipitati ta 'Al3SC għandhom stabbiltà termali tajba u reżistenza għat-tqaxxir f'temperaturi għoljin (fi ħdan 400 ℃), li hija ta' benefiċċju estrem għar-reżistenza qawwija tas-sħana tal-liga. Fil-ligi tal-iskandju tal-aluminju magħmul bir-Russu, 1570 liga ġibdet ħafna attenzjoni minħabba l-ogħla saħħa u l-aktar applikazzjoni wiesgħa tagħha. Dan il-liga juri prestazzjoni eċċellenti fil-firxa tat-temperatura tax-xogħol ta '-196 ℃ sa 70 ℃ u għandu superplastiċità naturali, li tista' tissostitwixxi l-liga tal-aluminju LF6 magħmula Russa (liga tal-manjeżju tal-aluminju prinċipalment magħmula minn aluminju, manjesju, ram, manganiż, u silicon) għal struttura ta 'welding likwida fil-mezz likwidu, bi prestazzjoni mtejba b'mod sinifikanti. Barra minn hekk, ir-Russja żviluppat ukoll ligi tal-iskandju tal-manjeżju tal-aluminju, irrappreżentati mill-1970, b'qawwa materjali ta 'aktar minn 500MPa.
L - istatus ta 'industrijalizzazzjoni ta'Liga tal-iskandju tal-aluminju
Fl-2015, l-Unjoni Ewropea ħarġet il- "Pjan Direzzjonali Metallurġiku Ewropew: Prospetti għall-Manifatturi u l-Utenti Finali", li ppropona li tistudja l-weldabilità tal-aluminjuLigi tal-Iskandju tal-Manjesju- F'Settembru 2020, l-Unjoni Ewropea ħarġet lista ta '29 riżorsi minerali ewlenin, inkluż l-iskandju. Il-liga tal-iskandju tal-manjeżju tal-aluminju 5024H116 żviluppat mill-aluminju ALE fil-Ġermanja għandu saħħa sa medja sa għolja u tolleranza ta 'ħsara għolja, li jagħmilha materjal promettenti ħafna għall-ġilda tal-fuselage. Jista 'jintuża biex jissostitwixxi ligi tradizzjonali tas-serje 2xxx u ġie inkluż fil-ktieb tal-akkwist tal-materjal AIMS03-01-055 ta' Airbus. 5028 huwa grad imtejjeb ta '5024, adattat għall-iwweldjar bil-lejżer u l-iwweldjar tal-frizzjoni. Jista 'jikseb il-proċess li jifforma creep ta' pannelli tal-ħajt integrali iperboliċi, li huwa reżistenti għall-korrużjoni u ma jeħtieġx kisi tal-aluminju. Meta mqabbel ma 'liga 2524, l-istruttura ġenerali tal-pannell tal-ħajt tal-fuselage tista' tikseb tnaqqis ta 'piż strutturali ta' 5%. Il-folja tal-liga tal-aluminju Scandium AA5024-H116 prodotta mill-Aili Aluminum Company intużat biex timmanifattura l-inġenji tal-ajru u l-komponenti strutturali tal-vettura spazjali. Il-ħxuna tipika tal-folja tal-liga AA5024-H116 hija 1.6mm sa 8.0mm, u minħabba d-densità baxxa tagħha, proprjetajiet mekkaniċi moderati, reżistenza għolja għall-korrużjoni, u devjazzjoni dimensjonali stretta, tista 'tissostitwixxi 2524 liga bħala l-materjal tal-ġilda fuselage. Bħalissa, il-folja tal-liga AA5024-H116 ġiet iċċertifikata minn Airbus AIMS03-04-055. F'Diċembru 2018, il-Ministeru tal-Industrija u t-Teknoloġija tal-Informazzjoni taċ-Ċina ħareġ il- "Katalogu tal-Gwida għall-ewwel lott ta 'Dimostrazzjonijiet ta' Applikazzjoni Sekondarja ta 'Materjali Ġodda Ewlenin (Edizzjoni 2018), li kien jinkludi" ossidu ta' skandju ta 'purità għolja "fil-katalogu ta' żvilupp tal-industrija tal-materjali l-ġdida. Fl-2019, il-Ministeru tal-Industrija u t-Teknoloġija tal-Informazzjoni taċ-Ċina ħareġ il- "Katalgu tal-Gwida għall-ewwel lott ta 'Applikazzjonijiet ta' Dimostrazzjoni ta 'Materjali Ġodda Ewlenin (Edizzjoni 2019), li kien jinkludi" SC li fihom materjali ta' proċessar tal-liga tal-aluminju u wajers ta 'wweldjar AL SI SC "fil-katalogu ta' żvilupp tal-industrija tal-materjali l-ġodda. Grupp tal-aluminju taċ-Ċina liga tad-dawl tal-grigal żviluppa liga AL MG SC ZR 5B70 li fiha l-iskandju u ż-żirkonju. Meta mqabbel mal-liga tradizzjonali tas-Serje AL 5083 mingħajr skandju u żirkonju, ir-rendiment u s-saħħa tat-tensjoni tiegħu żdiedu b'aktar minn 30%. Barra minn hekk, il-liga AL MG SC ZR tista 'żżomm reżistenza għall-korrużjoni komparabbli mal-liga 5083. Fil-preżent, l-intrapriżi domestiċi ewlenin bi grad industrijaliLiga tal-iskandju tal-aluminjuIl-kapaċità tal-produzzjoni huma kumpanija tal-liga tad-dawl tal-grigal u industrija tal-aluminju tal-Lbiċ. Il-folja tal-liga ta 'l-aluminju 5B70 ta' daqs kbir żviluppata minn Northeast Light Alloy Co., Ltd. tista 'tipprovdi pjanċi ħoxnin ta' liga tal-aluminju kbar bi ħxuna massima ta '70mm u wisa' massima ta '3500mm; Prodotti tal-folja rqiqa u prodotti tal-profil jistgħu jiġu personalizzati għall-produzzjoni, b'firxa ta 'ħxuna ta' 2mm sa 6mm u wisa 'massima ta' 1500mm. L-aluminju tal-Lbiċ żviluppa b'mod indipendenti materjal 5K40 u għamel progress sinifikanti fl-iżvilupp ta 'pjanċi rqaq. Il-liga AL ZN MG hija liga tal-ebusija tal-ħin b'qawwa għolja, prestazzjoni tajba tal-ipproċessar, u prestazzjoni eċċellenti tal-iwweldjar. Huwa materjal strutturali indispensabbli u importanti f'vetturi ta 'trasport kurrenti bħal ajruplani. Fuq il-bażi ta 'ALZN MG ta' saħħa ta 'saħħa medja, iż-żieda ta' elementi ta 'liga ta' scandium u żirkonju tista 'tifforma nanopartiċelli żgħar u mxerrda Al3 (SC, ZR) fil-mikrostruttura, ittejjeb b'mod sinifikanti l-proprjetajiet mekkaniċi u r-reżistenza għall-korrużjoni tal-istress tal-liga. Iċ-Ċentru ta 'Riċerka ta' Langley tan-NASA żviluppa liga tal-iskandju tal-aluminju ternarju bil-grad C557, li huwa lest biex jiġi applikat fil-missjonijiet mudell. Is-saħħa statika, il-propagazzjoni tax-xquq, u l-ebusija tal-ksur ta 'dan il-liga f'temperatura baxxa (-200 ℃), it-temperatura tal-kamra, u t-temperatura għolja (107 ℃) huma kollha daqs jew aħjar minn dawk ta' 2524 liga. L-Università tal-Majjistral fl-Istati Uniti żviluppat l-Alzn MG SC Alloy 7000 Serje Ultra-High Strength Aluminum Alloy, b'qawwa tat-tensjoni sa 680MPa. Ġie ffurmat xejra ta 'żvilupp konġunt bejn liga ta' skandju ta 'l-aluminju ta' saħħa għolja u saħħa għolja ta 'AL ZN MG SC. Al Zn Mg Cu SC Alloy hija liga ta 'aluminju ta' saħħa għolja b'qawwa ta 'tensjoni li taqbeż it-800 MPa. Fil-preżent, il - kompożizzjoni nominali u l-parametri bażiċi tal-prestazzjoni tal-gradi ewlenin ta 'Liga tal-iskandju tal-aluminjuhuma mqassra kif ġej, kif muri fit-Tabelli 1 u 2.
Tabella 1 | Kompożizzjoni nominali ta 'liga tal-iskandju tal-aluminju
Tabella 2 | Mikrostruttura u proprjetajiet tat-tensjoni tal-liga tal-iskandju tal-aluminju
Prospetti ta 'applikazzjoni ta' liga tal-iskandju tal-aluminju
Qawwa għolja AL ZN MG CU SC u AL CULI SC ligi ġew applikati għal komponenti strutturali li jġorru t-tagħbija, inklużi l-ġettijiet tal-ġlied MIG-21 u MIG-29 Russi. Id-daxxbord tal-vettura spazjali Russa “Mars-1 ″ huwa magħmul minn 1570 liga tal-iskandju tal-aluminju, bi tnaqqis totali tal-piż ta ’20%. Il-komponenti li jġorru t-tagħbija tal-modulu tal-istrument tal-vettura spazjali Mars-96 huma magħmula minn liga tal-aluminju tal-1970 li fiha l-iskandju, li jnaqqsu l-piż tal-modulu tal-istrument b'10%. Fil-programm "Clean Sky" u l-proġett "2050 Flight Route" tal-UE, Airbus wettaq id-disinn integrat tal-bibien tal-bibien tal-merkanzija, riċerka, manifattura u installazzjoni ta 'titjiriet tat-test għal ajruplan A321 ibbażat fuq is-suċċessur tal-grad AA5028-H116 liga tal-aluminju scandium ta' liga tal-iskandju tal-aluminju 5024. Ligi tal-iskandju tal-aluminju rrappreżentati minn AA5028 urew proċessar eċċellenti u prestazzjoni tal-iwweldjar. Jużaw tekniki ta 'wweldjar avvanzati bħalma huma l-iwweldjar tal-frizzjoni u l-iwweldjar bil-lejżer biex tinkiseb konnessjoni affidabbli ta' scandium li jkun fih materjali tal-liga tal-aluminju. L-implimentazzjoni gradwali ta '"wweldjar minflok irbattar" fl-inġenji ta' l-ajru ta 'strutturi ta' pjanċa rqiqa msaħħa mhux biss iżżomm il-konsistenza ta 'materjali ta' inġenji ta 'l-ajru u integrità strutturali, li tikseb manifattura effiċjenti u bi prezz baxx, iżda għandha wkoll effetti ta' tnaqqis fil-piż u siġillar. Ir-riċerka dwar l-applikazzjoni tal-liga tal-aluminju Scandium 5B70 mill-Istitut ta 'Riċerka Speċjali tal-Aerospazjali taċ-Ċina kiser it-teknoloġiji ta' għażil qawwi ta 'komponenti varjabbli ta' ħxuna tal-ħajt, kontroll tar-reżistenza għall-korrużjoni u tqabbil ta 'saħħa, u kontroll ta' l-iwweldjar ta 'l-istress residwu. Huwa pprepara wajer tal-iwweldjar adattattiv tal-aluminju tal-liga tal-aluminju, u l-koeffiċjent tal-qawwa tal-ġonta tal-frizzjoni ħawwad l-iwweldjar għal pjanċi ħoxnin fil-liga jistgħu jilħqu 0.92. L-Akkademja taċ-Ċina tat-Teknoloġija Spazjali, l-Università Ċentrali tan-Nofsinhar, u oħrajn wettqu testijiet ta 'prestazzjoni mekkanika estensiva u esperimenti ta' proċess fuq il-materjal 5B70, imtejba u iteraw l-iskema ta 'għażla ta' materjal strutturali għal 5A06, u bdew japplikaw il-liga tal-aluminju 5B70 għall-istruttura ewlenija tal-pannelli tal-ħajt imsaħħaħ ġenerali tal-kabina tal-ispazju u r-ritorn tal-kabina u r-ritorn. Il-pannell tal-ħajt ġenerali tal-istruttura tal-pjanċa bil-pressjoni tal-kabina huwa ddisinjat b'taħlita ta 'ġilda u kustilji ta' rinforz, li jikseb integrazzjoni strutturali ogħla u ottimizzazzjoni tal-piż. Filwaqt li ttejjeb ir-riġidità u s-saħħa ġenerali, tnaqqas in-numru u l-kumplessità tal-konnessjoni tal-komponenti, u b'hekk tnaqqas aktar il-piż filwaqt li żżomm prestazzjoni għolja. Bil-promozzjoni tal-applikazzjoni tal-inġinerija tal-materjal 5B70, l-użu tal-materjal 5B70 se jiżdied gradwalment u jaqbeż il-limitu minimu tal-provvista, li jgħin biex jiżgura l-produzzjoni kontinwa u l-kwalità stabbli tal-materja prima, u jnaqqas b'mod sinifikanti l-prezzijiet tal-materja prima. Kif imsemmi qabel, għalkemm ħafna proprjetajiet ta 'ligi ta' l-aluminju ġew imtejba permezz ta 'mikroalloying scandium, il-prezz għoli u l-iskarsezza ta' l-iskandju jillimitaw il-firxa ta 'applikazzjoni ta' ligi ta 'skandju ta' l-aluminju. Meta mqabbel ma 'materjali tal-liga tal-aluminju bħal Al Cu, Al Zn, Al Znmg, Scandium li fih materjali tal-liga tal-aluminju għandhom proprjetajiet mekkaniċi komprensivi tajbin, reżistenza għall-korrużjoni, u karatteristiċi ta' proċessar eċċellenti, li jagħmluhom għandhom prospetti ta 'applikazzjoni wiesgħa fil-manifattura ta' komponenti strutturali ewlenin fl-oqsma industrijali bħal aerospace. Bl-approfondiment kontinwu tar-riċerka dwar it-teknoloġija tal-microalloying tal-iskandju u t-titjib tal-katina tal-provvista u l-katina industrijali, il-fatturi tal-prezz u l-ispejjeż li jirrestrinġu l-applikazzjoni industrijali fuq skala kbira tal-ligi tal-aluminju scandium se titjieb gradwalment. Il-proprjetajiet mekkaniċi komprensivi tajbin, ir-reżistenza għall-korrużjoni, u l-karatteristiċi tal-ipproċessar eċċellenti tal-ligi tal-iskandju tal-aluminju jagħmluhom ikollhom vantaġġi ta 'tnaqqis strutturali tal-piż u potenzjal wiesa' ta 'applikazzjoni fil-qasam tal-manifattura tat-tagħmir tal-avjazzjoni.
Post tal-Post: 29-2024 Ottubru