Kao lagana legura koja je presudna za opremu za prijevoz zrakoplovstva, makroskopska mehanička svojstva aluminijske legure usko su povezana s njegovom mikrostrukturom. Promjenom glavnih legirajućih elemenata u strukturi aluminijske legure, mikrostruktura aluminijske legure može se izmijeniti, a makroskopska mehanička svojstva i druga svojstva (poput otpornosti na koroziju i performansi zavarivanja) mogu se značajno poboljšati. Do sada je mikro -prelivanje postalo najperspektivnija strategija tehnološkog razvoja za optimizaciju mikrostrukture aluminijskih legura i poboljšanje sveobuhvatnih svojstava materijala aluminijskih legura.Skandijum(SC) je najučinkovitiji pojačivač elemenata za mikroliziranje poznat po aluminijskim legurama. Topljivost skandijuma u aluminijskoj matrici manja je od 0,35 tež. Scandium ima više fizičkih učinaka u aluminijskim legurama, uključujući jačanje čvrste otopine, jačanje čestica i inhibiciju rekristalizacije. Ovaj će članak uvesti povijesni razvoj, najnoviji napredak i potencijalne primjene skandijuma koje sadrže aluminijske legure u području proizvodnje zrakoplovne opreme.
Istraživanje i razvoj legure aluminijskog skandijuma
Dodavanje skandijuma kao legiranog elementa aluminijskim legurama može se pratiti do 1960 -ih. U to je vrijeme većina posla obavljena u binarnim Al SC i Ternary ALMG SC legurama. U 1970 -ima, Baykov institut za metalurgiju i znanost o znanosti o sovjetskoj akademiji znanosti i All Russian Institute of Light Alley istraživanja proveli su sustavno istraživanje o obliku i mehanizmu skandijuma u aluminijskim legurama. Nakon gotovo četrdeset godina napora, u tri glavne serije razvijeno je 14 razreda aluminijskih legura skandijuma (Al MG SC, Al Li SC, Al Zn MG SC). Topljivost atoma skandijuma u aluminiji je niska, a primjenom odgovarajućih procesa topline, može se istaknuti AL3ST nano talozi visoke gustoće. Ova faza oborina gotovo je sferična, s malim česticama i raspršenom raspodjelom i ima dobar koherentan odnos s aluminijskom matricom, što može uvelike poboljšati čvrstoću sobne temperature aluminijskih legura. Pored toga, AL3SC Nano talozi imaju dobru toplinsku stabilnost i grubi otpor na visokim temperaturama (unutar 400 ℃), što je izuzetno korisno za snažni toplinski otpor legure. U ruskim izrađenim aluminijskim legurama skandijuma, 1570 legura privuklo je veliku pažnju zbog svoje najveće snage i najšire primjene. Ova legura pokazuje izvrsne performanse u rasponu radne temperature od -196 ℃ do 70 ℃ i ima prirodnu superplastičnost, koja može zamijeniti rusku aluminijsku leguru LF6 (aluminijska magnezijska legura koja se uglavnom sastoji od aluminija, magnezija, bakara, mangana i vijanog sredstva za zavarivanje za zavarivanje. Osim toga, Rusija je također razvila aluminijske legure magnezija s cinkom, predstavljene do 1970. godine, s materijalnom čvrstoćom od preko 500MPA.
Status industrijalizacijeLegura aluminijskog skandijuma
Europska unija je 2015. godine objavila "europski metalurški plan puta: izglede za proizvođače i krajnje korisnike", predlažući proučavanje zavarivosti aluminijlegure magnezija skandijuma. U rujnu 2020. Europska unija objavila je popis od 29 ključnih mineralnih resursa, uključujući Scandium. Aluminijska magnezijeva legura od aluminijskog magnezija 5024H116 koju je razvio Ale Aluminium u Njemačkoj ima srednju do visoku toleranciju na snagu i veliku toleranciju na oštećenja, što ga čini vrlo obećavajućim materijalom za kožu trupa. Može se koristiti za zamjenu tradicionalnih aluminijskih legura 2xxx serije i uključen je u Airbusovu knjigu AIMS03-01-055 materijala. 5028 je poboljšana ocjena 5024, pogodna za lasersko zavarivanje i zavarivanje trenja. Može postići proces formiranja puzanja hiperbolijskog integralnih zidnih panela, koji je otporan na koroziju i ne zahtijeva aluminijsko premaz. U usporedbi s 2524 legura, ukupna struktura zidne ploče trupa može postići 5% strukturne smanjenje težine. List legura aluminijskog skandijuma AA5024-H116, proizveden od strane AILI aluminijske tvrtke, korišten je za proizvodnju trupa zrakoplova i strukturnih komponenti svemirskih letjelica. Tipična debljina lima legure AA5024-H116 je 1,6 mm do 8,0 mm, a zbog njegove male gustoće, umjerena mehanička svojstva, visoke otpornosti na koroziju i strogo dimenzionalno odstupanje, može zamijeniti 2524 legure kao materijal kože trupa. Trenutno je list legura AA5024-H116 certificiran Airbus AIMS03-04-055. U prosincu 2018. godine, Ministarstvo industrije i informatičke tehnologije Kine objavilo je "Vodeći katalog za prvu seriju demonstracija sekundarne primjene ključnih materijala (2018. izdanje)", koji je uključivao "Scandium oksid visoke čistoće" u razvojni katalog nove industrije materijala. U 2019. godini Ministarstvo industrije i informatičke tehnologije Kine objavilo je „Vodeći katalog za prvu seriju demonstracijskih primjena ključnih novih materijala (2019. izdanje)“, koji je uključivao „SC koji sadrži materijale za obradu aluminijskih legura i žice zavarivanja za zavarivanje“ u razvojnom katalogu nove materijale. Kineska aluminijska skupina sjeveroistočna lagana legura razvila je leguru Al MG SC ZR serije 5B70 koja sadrži skandij i cirkonij. U usporedbi s tradicionalnom legurom AL MG serije 5083 bez skandijuma i cirkonija, njegov prinos i vlačna čvrstoća povećali su se za više od 30%. Nadalje, legura Al Mg SC Zr može održavati usporedivu otpornost na koroziju na leguru 5083. Trenutno su glavna domaća poduzeća s industrijskim razredomlegura aluminijskog skandijumaProizvodni kapacitet su sjeveroistočna lagana legura i industrija jugozapadne aluminijske industrije. List legura od aluminijskog skandijuma velike veličine 5B70, razvijen od strane Northeast Light Alloy Co., Ltd., može opskrbiti velike aluminijske legure debele ploče s maksimalnom debljinom od 70 mm i maksimalnom širinom od 3500 mm; Proizvodi tankih lima i proizvodi profila mogu se prilagoditi za proizvodnju, s rasponom debljine od 2 mm do 6 mm i maksimalnom širinom od 1500 mm. Jugozapadni aluminij neovisno je razvio materijal od 5K40 i postigao značajan napredak u razvoju tankih ploča. Al Zn Mg legura je legura za otvrdnica s visokom snagom, dobrim performansama obrade i izvrsnim performansama zavarivanja. To je neophodan i važan strukturni materijal u trenutnim transportnim vozilima kao što su zrakoplovi. Na temelju srednje čvrstoće za zavarivanje ALZN Mg, dodavanje elemenata skandijuma i cirkonijevih legura može formirati male i raspršene nanočestice AL3 (SC, ZR) u mikrostrukturi, značajno poboljšava mehalna svojstva i otpornost na koroziju stresa legure. Langley istraživački centar NASA -e razvio je ternarnu aluminijsku leguru s skandijuma s razredom C557, koji je spreman primijeniti u misijama modela. Statička čvrstoća, širenje pukotina i žilavost frakture ove legure na niskoj temperaturi (-200 ℃), sobna temperatura i visoka temperatura (107 ℃) jednaki su ili bolji od onih od 2524 legure. Sveučilište Northwestern u Sjedinjenim Državama razvilo je ultra-visoku aluminijsku aluminijsku leguru Alzn MG SC ALLOY 7000, s vlačnom čvrstoćom do 680MPa. Formiran je obrazac razvoja zglobova između aluminijskog skandijskog aluminijskog skandijuma visoke čvrstoće i ultra čvrstoće Al Zn Mg SC. Al Zn Mg Cu SC legura je aluminijska legura visoke čvrstoće s vlačnom čvrstoćom veće od 800 MPa. Trenutno su nominalni sastav i osnovni parametri izvedbe glavnih razredalegura aluminijskog skandijumasažeti su na sljedeći način, kao što je prikazano u tablicama 1 i 2.
Tablica 1 | Nominalni sastav legure aluminijskog skandijuma
Tablica 2 | Mikrostruktura i zatezna svojstva legure aluminijskog skandijuma
Izgledi za prijavu legure aluminijskog skandijuma
AL Zn Mg Cu SC i Al Culi SC legure primijenjene su na norljive strukturne komponente, uključujući ruske MIG-21 i MIG-29 borbene mlaznice. Nadzorna ploča ruske svemirske letjelice „Mars-1 ″ izrađena je od legure od aluminijskog skandijuma od 1570, s ukupnim smanjenjem težine od 20%. Dopadne komponente instrumentalnog modula svemirskog letjelišta Mars-96 izrađene su od 20-ak aluminijske legure“, koji sadrže rute, u smanjenju težine, u težini, u težini težine postrojenja skelacije, na modulu, na modulu, u modulu, u modulu, u modulu, u modulu, u modbiju, u modulu s 100 aluminiom, u skenijumu, u modndiju, alumentacije, u nagibu, na težini po težini, u težini ponderiranja, na težini, na težini. Project, Airbus je proveo integrirani dizajn vrata, istraživanja i razvoj, proizvodni i instalacijski testni letovi za zrakoplove A321 na temelju nasljednika AA5028-H116 legura aluminijskog skandijuma od aluminijskog scandium legura i aluminus aluminus aluminus aluminizacije. Lasersko zavarivanje za postizanje pouzdane povezanosti s skandijuma koji sadrže aluminijske legure materijala. Istraživanje primjene aluminijskog Scandium 5b70 legura od strane China Aerospace Special Materials Research Institute probio se tehnologijama snažnog vrtnje komponenti varijabilne debljine stijenke, kontrole otpornosti na koroziju i podudaranja čvrstoće i kontrole zaostalog stresa zavarivanja. Pripremio je aluminijsku adaptivnu žicu za zavarivanje legure od aluminijskog skandijuma, a koeficijent čvrstoće zgloba zavarivanja trenja za zavarivanje za debele ploče u leguri može doseći 0,92. Kineska akademija svemirske tehnologije, Sveučilište Central South i drugi proveli su opsežne eksperimente za ispitivanje mehaničkih performansi i procesne eksperimente na materijalu 5B70, nadogradili i iteratirali shemu za odabir strukturnog materijala za 5A06, te su počeli primjenjivati aluminijsku leguru 5B70 na glavnu strukturu kabine u kabini i povratne kabine. Ukupna zidna ploča kabine pod pritiskom ploče dizajnirana je kombinacijom rebara kože i armatura, postižući veću strukturnu integraciju i optimizaciju težine. Dok poboljšava ukupnu krutost i snagu, smanjuje broj i složenost povezivanja komponenti, što dodatno smanjuje težinu uz održavanje visokih performansi. S promocijom primjene materijala od 5b70 materijal, upotreba materijala od 5b70 postupno će se povećavati i premašiti minimalni prag opskrbe, što će pomoći osigurati kontinuiranu proizvodnju i stabilnu kvalitetu sirovina i značajno smanjiti cijene sirovina. Kao što je ranije spomenuto, iako su mnoga svojstva aluminijskih legura poboljšana mikroskolikiranjem skandijuma, visoka cijena i oskudica skandijuma ograničavaju raspon primjene aluminijskih legura s skandijuma. U usporedbi s materijalima od aluminijskih legura kao što su Al Cu, Al Zn, Al Znmg, Scandium koji sadrži aluminijske legurne materijale imaju dobra sveobuhvatna mehanička svojstva, otpornost na koroziju i odlične karakteristike obrade, zbog čega imaju široke izglede za primjenu u proizvodnji glavnih strukturnih komponenti u industrijskim područjima kao što su zračna područja. S kontinuiranim produbljivanjem istraživanja tehnologije mikrojaka i poboljšanjem podudaranja lanca opskrbe i industrijskog lanca, čimbenici cijene i troškova koji ograničavaju industrijsku primjenu aluminijskih legura u velikoj mjeri postupno će se poboljšati. Dobra sveobuhvatna mehanička svojstva, otpornost na koroziju i izvrsne karakteristike obrade aluminijskih legura skandijuma čine ih jasnim prednostima smanjenja strukturne težine i širokoj primjeni u području proizvodnje zrakoplovne opreme.
Post Vrijeme: Oct-29-2024