Ingon usa ka gaan nga haluang metal nga hinungdanon alang sa kagamitan sa transportasyon sa aviation, ang macroscopic mekanikal nga mga kabtangan sa aluminyo nga haluang metal suod nga may kalabotan sa microstructure niini. Pinaagi sa pagbag-o sa mga nag-unang elemento sa alloying sa aluminum alloy structure, ang microstructure sa aluminum alloy mahimong mausab, ug ang macroscopic mechanical properties ug uban pang mga kabtangan (sama sa corrosion resistance ug welding performance) sa materyal mahimo nga mapauswag pag-ayo. Hangtud karon, ang microalloying nahimo nga labing gisaad nga diskarte sa pagpauswag sa teknolohiya alang sa pag-optimize sa microstructure sa mga aluminyo nga haluang metal ug pagpaayo sa komprehensibo nga mga kabtangan sa mga materyales nga aluminyo nga haluang metal.Scandium(Sc) mao ang labing epektibo nga microalloying elemento enhancer nailhan alang sa aluminum subong. Ang solubility sa scandium sa aluminum matrix mao ang ubos pa kay sa 0.35 wt.%, Pagdugang pagsubay sa gidaghanon sa scandium nga elemento ngadto sa aluminum subong epektibo sa pagpalambo sa ilang microstructure, komprehensibo nga pagpalambo sa ilang kalig-on, katig-a, plasticity, thermal kalig-on, ug corrosion resistensya. Ang Scandium adunay daghang mga pisikal nga epekto sa mga aluminyo nga haluang metal, lakip ang solidong pagpalig-on sa solusyon, pagpalig-on sa partikulo, ug pagpugong sa pag-rekristal. Kini nga artikulo magpaila sa kasaysayan nga pag-uswag, pinakabag-o nga pag-uswag, ug potensyal nga aplikasyon sa scandium nga adunay sulud nga aluminyo sa natad sa paghimo sa kagamitan sa aviation.
Pagpanukiduki ug Pagpalambo sa Aluminum Scandium Alloy
Ang pagdugang sa scandium isip usa ka elemento sa pag-alloy sa mga aluminum alloy masubay balik sa 1960s. Niadtong panahona, kadaghanan sa trabaho gihimo sa binary Al Sc ug ternary AlMg Sc alloy system. Sa 1970s, ang Baykov Institute of Metallurgy and Materials Science sa Soviet Academy of Sciences ug ang All Russian Institute of Light Alloy Research nagpahigayon og sistematikong pagtuon sa porma ug mekanismo sa scandium sa aluminum alloys. Human sa dul-an sa kap-atan ka tuig nga paningkamot, ang 14 ka grado sa aluminum scandium alloys naugmad sa tulo ka dagkong serye (Al Mg Sc, Al Li Sc, Al Zn Mg Sc). Ang solubility sa scandium atoms sa aluminum mao ang ubos, ug pinaagi sa paggamit sa tukma nga heat treatment proseso, high-density Al3Sc nano precipitates mahimong precipitated. Kini nga yugto sa pag-ulan halos spherical, nga adunay gagmay nga mga partikulo ug nagkatibulaag nga pag-apod-apod, ug adunay maayo nga managsama nga relasyon sa aluminum matrix, nga makapauswag pag-ayo sa kalig-on sa temperatura sa lawak sa aluminum alloys. Dugang pa, ang Al3Sc nano precipitates adunay maayo nga thermal stability ug coarsening resistance sa taas nga temperatura (sulod sa 400 ℃), nga labi ka mapuslanon alang sa kusog nga kainit nga pagsukol sa alloy. Sa hinimo sa Russian nga aluminum scandium alloys, ang 1570 nga haluang metal nakadani ug daghang pagtagad tungod sa pinakataas nga kalig-on ug pinakalapad nga aplikasyon. Kini nga alloy nagpakita sa maayo kaayo nga performance sa working temperature range nga -196 ℃ ngadto sa 70 ℃ ug adunay natural nga superplasticity, nga makapuli sa hinimo sa Russian nga LF6 aluminum alloy (usa ka aluminum magnesium alloy nga nag-una nga gilangkoban sa aluminum, magnesium, copper, manganese, ug silicon) para sa load-bearing welding structures sa liquid oxygen medium, nga adunay mas maayo nga performance. Dugang pa, ang Russia nakahimo usab og aluminum zinc magnesium scandium alloys, nga girepresentahan sa 1970, nga adunay materyal nga kusog nga labaw sa 500MPa.
Ang Kahimtang sa Industrialisasyon saAluminum Scandium Alloy
Sa 2015, gipagawas sa European Union ang "European Metallurgical Roadmap: Prospects for Manufacturers and End Users", nga nagsugyot sa pagtuon sa weldability sa aluminum.magnesium scandium alloys. Kaniadtong Setyembre 2020, ang European Union nagpagawas usa ka lista sa 29 nga hinungdanon nga mga kahinguhaan sa mineral, lakip ang scandium. Ang 5024H116 aluminum magnesium scandium alloy nga gimugna sa Ale Aluminum sa Germany adunay medium ngadto sa taas nga kalig-on ug taas nga pag-agwanta sa kadaot, nga naghimo niini nga usa ka maayo kaayo nga materyal alang sa fuselage nga panit. Mahimo kining gamiton sa pag-ilis sa tradisyonal nga 2xxx series nga aluminum alloys ug nalakip sa Airbus' AIMS03-01-055 nga materyal nga pagpalit nga libro. Ang 5028 usa ka gipaayo nga grado sa 5024, nga angay alang sa laser welding ug friction stir welding. Makab-ot niini ang proseso sa pagporma sa mga hyperbolic integral nga mga panel sa dingding, nga dili makasugakod sa kaagnasan ug wala magkinahanglan og aluminum coating. Kung itandi sa 2524 nga haluang metal, ang kinatibuk-ang istruktura sa dingding sa dingding sa fuselage mahimo’g makab-ot ang 5% nga pagkunhod sa gibug-aton sa istruktura. Ang AA5024-H116 aluminum scandium alloy sheet nga gihimo sa Aili Aluminum Company gigamit sa paghimo sa fuselage sa eroplano ug mga sangkap sa istruktura sa spacecraft. Ang kasagaran nga gibag-on sa AA5024-H116 alloy sheet mao ang 1.6mm ngadto sa 8.0mm, ug tungod sa ubos nga densidad, kasarangan nga mekanikal nga mga kabtangan, taas nga pagsukol sa kaagnasan, ug estrikto nga dimensional deviation, kini makapuli sa 2524 nga haluang metal isip fuselage nga materyal sa panit. Sa pagkakaron, ang AA5024-H116 alloy sheet gisertipikado sa Airbus AIMS03-04-055. Niadtong Disyembre 2018, ang Ministry of Industry ug Information Technology sa China nagpagawas sa "Guiding Catalog for the First Batch of Secondary Application Demonstrations of Key New Materials (2018 Edition)", nga naglakip sa "high-purity scandium oxide" sa development catalog sa bag-ong industriya sa materyales. Sa 2019, ang Ministry of Industry ug Information Technology sa China nagpagawas sa "Guiding Catalog for the First Batch of Demonstration Applications of Key New Materials (2019 Edition)", nga naglakip sa "Sc nga adunay aluminum alloy processing materials ug Al Si Sc welding wires" sa development catalog sa bag-ong industriya sa materyales. Ang China Aluminum Group Northeast Light Alloy nakahimo og Al Mg Sc Zr series 5B70 nga haluang metal nga adunay scandium ug zirconium. Kung itandi sa tradisyonal nga Al Mg series 5083 nga haluang metal nga walay scandium ug zirconium, ang ani niini ug ang tensile nga kusog misaka sa labaw sa 30%. Dugang pa, ang Al Mg Sc Zr nga haluang metal makapadayon sa ikatandi nga pagsukol sa kaagnasan sa 5083 nga haluang metal. Sa pagkakaron, ang nag-unang domestic negosyo uban sa industriya nga gradoaluminum scandium subongAng kapasidad sa produksiyon mao ang Northeast Light Alloy Company ug Southwest Aluminum Industry. Ang dako nga gidak-on nga 5B70 aluminum scandium alloy sheet nga gimugna sa Northeast Light Alloy Co., Ltd. makahatag og dagkong aluminum alloy nga baga nga mga plato nga adunay maximum nga gibag-on nga 70mm ug maximum nga gilapdon nga 3500mm; Ang mga produkto sa manipis nga sheet ug mga produkto sa profile mahimong ipasadya alang sa produksiyon, nga adunay gibag-on nga gibag-on nga 2mm hangtod 6mm ug labing kadaghan nga gilapdon nga 1500mm. Ang Southwest Aluminum independente nga nagpalambo sa 5K40 nga materyal ug nakahimog hinungdanon nga pag-uswag sa pag-uswag sa manipis nga mga plato. Ang Al Zn Mg alloy usa ka time hardening alloy nga adunay taas nga kusog, maayo nga pasundayag sa pagproseso, ug maayo kaayo nga pasundayag sa welding. Kini usa ka kinahanglanon ug hinungdanon nga materyal nga istruktura sa karon nga mga salakyanan sa transportasyon sama sa mga eroplano. Sa basehan sa medium nga kusog weldable AlZn Mg, pagdugang scandium ug zirconium haluang metal nga mga elemento mahimong maporma gamay ug nagkatibulaag Al3 (Sc, Zr) nanoparticle sa microstructure, kamahinungdanon sa pagpalambo sa mekanikal nga mga kabtangan ug stress corrosion pagsukol sa haluang metal. Ang Langley Research Center sa NASA nakahimo og usa ka ternary aluminum scandium alloy nga adunay grado nga C557, nga andam nga magamit sa mga modelo nga misyon. Ang static nga kalig-on, crack propagation, ug fracture katig-a niini nga haluang metal sa ubos nga temperatura (-200 ℃), lawak nga temperatura, ug taas nga temperatura (107 ℃) ang tanan nga managsama o mas maayo kaysa sa 2524 nga haluang metal. Ang Northwestern University sa Estados Unidos nagpalambo sa AlZn Mg Sc alloy 7000 series nga ultra-high strength nga aluminum alloy, nga adunay tensile strength nga hangtod sa 680MPa. Usa ka sumbanan sa hiniusang kalamboan tali sa medium high strength aluminum scandium alloy ug ultra-high strength Al Zn Mg Sc naporma. Ang Al Zn Mg Cu Sc alloy usa ka high-strength aluminum alloy nga adunay tensile strength nga labaw sa 800 MPa. Sa pagkakaron, ang nominal nga komposisyon ug sukaranan nga mga parameter sa pasundayag sa mga nag-unang grado saaluminum scandium subonggisumada ingon sa mosunod, ingon sa gipakita sa Tables 1 ug 2.
Talaan 1 | Nominal nga Komposisyon sa Aluminum Scandium Alloy
Talaan 2 | Microstructure ug Tensile Properties sa Aluminum Scandium Alloy
Mga prospect sa aplikasyon sa aluminum scandium alloy
Ang taas nga kusog nga Al Zn Mg Cu Sc ug Al CuLi Sc nga mga haluang gipadapat sa mga sangkap sa istruktura nga nagdala sa pagkarga, lakip ang mga fighter jet sa Russia nga MiG-21 ug MiG-29. Ang dashboard sa Russian nga spacecraft nga "Mars-1" gihimo sa 1570 aluminum scandium alloy, nga adunay kinatibuk-ang pagkunhod sa gibug-aton nga 20%. Ang load-bearing components sa instrument module sa Mars-96 spacecraft gihimo sa 1970 aluminum alloy nga adunay scandium, nga nagpamenos sa gibug-aton sa instrument module sa 10%. cargo hold door design, research and development, manufacturing, ug installation test flights alang sa A321 aircraft base sa successor grade AA5028-H116 aluminum scandium alloy sa 5024 aluminum scandium alloys nga girepresentahan sa AA5028 nagpakita sa maayo nga pagproseso ug welding performance Ang paggamit sa advanced welding nga mga pamaagi sa pag-welding sa welding nga mga materyales sa "welding imbes riveting" sa eroplano reinforced thin plate nga mga istruktura dili lamang nagmintinar sa pagkamakanunayon sa mga materyales sa ayroplano ug structural integridad, pagkab-ot sa episyente ug ubos nga gasto manufacturing, apan usab adunay gibug-aton pagkunhod ug sealing epekto. welding nahabilin stress. Ang nag-unang istruktura sa kinatibuk-ang gipalig-on nga mga panel sa dingding sa sealed cabin sa estasyon sa kawanangan ug sa pagbalik sa kabin Ang kinatibuk-ang panel sa dingding sa istruktura sa plate nga adunay presyur nga kabin gidisenyo nga adunay kombinasyon sa panit ug mga gusok sa pagpalig-on, nga nakab-ot ang mas taas nga pag-integrate sa istruktura ug pag-optimize sa gibug-aton 5B70 nga materyal nga engineering, ang paggamit sa 5B70 nga materyal anam-anam nga motaas ug molapas sa minimum nga sukdanan sa suplay, nga makatabang sa pagsiguro sa padayon nga produksyon ug lig-on nga kalidad sa mga hilaw nga materyales, ug sa kamahinungdanon pagpakunhod sa hilaw nga materyal nga mga presyo Sama sa nahisgotan na, bisan pa sa daghang mga kabtangan sa mga aluminum subong nga gipaayo pinaagi sa scandium microalloying, ang taas nga presyo ug kakulang sa scandium nga gilimitahan ang mga materyales nga Aluminum sama sa Aluminum nga Aluminum Ang ZnMg, scandium nga adunay sulud nga aluminyo nga mga materyales adunay maayo nga komprehensibo nga mekanikal nga mga kabtangan, resistensya sa kaagnasan, ug maayo kaayo nga mga kinaiya sa pagproseso, nga naghimo kanila nga adunay daghang mga prospect sa aplikasyon sa paghimo sa mga nag-unang sangkap sa istruktura sa natad sa industriya sama sa aerospace Uban ang padayon nga pagpalawom sa teknolohiya sa scandium microalloying ug pag-ayo sa kadena sa suplay ug kadena sa industriya nga magkatugma, ang presyo ug gasto nga mga hinungdan sa maayo nga pag-scan sa aluminyo mga kabtangan, resistensya sa kaagnasan, ug maayo kaayo nga mga kinaiya sa pagproseso sa mga haluang metal nga aluminyo scandium naghimo kanila nga adunay tin-aw nga mga bentaha sa pagkunhod sa gibug-aton sa istruktura ug daghang potensyal nga aplikasyon sa natad sa paghimo sa kagamitan sa aviation.
Oras sa pag-post: Okt-29-2024