Як лёгкі сплаў, які мае вырашальнае значэнне для авіяцыйнага транспарту, макраскапічныя механічныя ўласцівасці алюмініевага сплаву цесна звязаны з яго мікраструктурай. Змяніўшы асноўныя элементы легу ў структуры алюмініевага сплаву, мікраструктура алюмініевага сплаву можа быць зменена, а макраскапічныя механічныя ўласцівасці і іншыя ўласцівасці (напрыклад, устойлівасць да карозіі і працаздольнасць зваркі) матэрыялу можна значна палепшыць. Да гэтага часу мікрааторынг стаў найбольш перспектыўнай стратэгіяй тэхналагічнага развіцця для аптымізацыі мікраструктуры алюмініевых сплаваў і паляпшэння комплексных уласцівасцей алюмініевых сплаваў.Скандый(SC) з'яўляецца найбольш эфектыўным узмацняльнікам мікрааторынгу, вядомым алюмініевымі сплавамі. Растваральнасць скандыі ў алюмініевай матрыцы перавышае 0,35 мас.%, Што дадае слядоў элемента скандыю ў алюмініевыя сплавы можа эфектыўна палепшыць іх мікраструктуру, усебакова павышаючы іх трываласць, цвёрдасць, пластычнасць, цеплавую ўстойлівасць і канкрэтную ўстойлівасць. Скандыум аказвае некалькі фізічных эфектаў у алюмініевых сплавах, уключаючы ўмацаванне цвёрдага раствора, умацаванне часціц і інгібіраванне перакрышталізацыі. Гэты артыкул увядзе гістарычнае развіццё, найноўшы прагрэс і патэнцыяльныя прымяненне скандыю, якія змяшчаюць алюмініевыя сплавы ў галіне вытворчасці авіяцыйнага абсталявання.
Даследаванне і распрацоўка алюмініевага скандыйнага сплаву
Даданне скандыю ў якасці легувага элемента да алюмініевых сплаваў можна прасачыць да 1960 -х гадоў. У той час большасць работ праводзілася ў бінарных сістэмах сплаваў AL SC і Ternary Almg SC. У 1970 -я гады Інстытут металургіі і матэрыялаў Байкова Савецкай Акадэміі навук і УСЕ РАНСІЙСКАЙ ІНСТЫТУТЫ СЛУЧАЙ СЛУЖБЫ праводзіў сістэматычнае даследаванне па форме і механізме скандыю ў алюмініевых сплавах. Пасля амаль сорак гадоў намаганняў у трох асноўных серыях былі распрацаваны 14 класаў алюмініевых скандыйных сплаваў (Al Mg SC, Al Li SC, Al Zn MG SC). Растваральнасць атамаў Скандыю ў алюмінія нізкая, і пры дапамозе адпаведных працэсаў цеплавой апрацоўкі можна абсачыць асадак высокай шчыльнасці AL3SC Nano. Гэтая фаза ападкаў практычна сферычная, з малымі часціцамі і рассеяным размеркаваннем, і мае добрую ўзгодненую сувязь з алюмініевай матрыцай, якая можа значна палепшыць трываласць тэмпературы пакаёвай алюмінія. Акрамя таго, нанападаты AL3SC маюць добрую цеплавую ўстойлівасць і жорсткую ўстойлівасць пры высокіх тэмпературах (у межах 400 ℃), што надзвычай карысна для моцнай цеплавой устойлівасці сплаву. У расейскім сплавах алюмініевага скандыі 1570 г. сплаў прыцягнуў вялікую ўвагу з -за самай высокай трываласці і самага шырокага прымянення. Гэты сплаў дэманструе выдатныя характарыстыкі ў дыяпазоне працоўнай тэмпературы ад -196 ℃ да 70 ℃ і мае натуральную суперпластычнасць, якая можа замяніць расійскі алюмініевы сплаў LF6 (алюмініевы сплаў магнію, у асноўным складаецца з алюмінія, магнію, медзі, марганца і крэмнію) для нагрузкі, якія выцясняюць звонныя структуры, якія змяшчаюць вадкую кіслародную асяроддзе. Акрамя таго, Расія таксама распрацавала алюмініевыя скандыйныя сплавы магнію, прадстаўленыя ў 1970 годзе, з матэрыяльнай трываласцю больш за 500 МПа.
Статус індустрыялізацыіАлюмініевы скандый сплаў
У 2015 годзе Еўрапейскі Саюз выпусціў "Еўрапейская металургічная карта: перспектывы для вытворцаў і канчатковых карыстальнікаў", прапанаваўшы вывучыць зварнасць алюмініясплавы магнію. У верасні 2020 года Еўрапейскі Саюз апублікаваў спіс з 29 ключавых мінеральных рэсурсаў, у тым ліку Scandium. Алюмініевы сплаў магнію 5024H116, распрацаваны Ale Aluminium у Германіі, мае сярэднюю і высокую трываласць і талерантнасць да пашкоджанняў, што робіць яго вельмі перспектыўным матэрыялам для скуры фюзеляжа. З яго дапамогай можна замяніць традыцыйныя алюмініевыя сплавы серыі 2xxx і былі ўключаны ў Airbus 'Aims03-01-055 Матэрыяльная кніга закупак. 5028 - гэта палепшаны клас 5024, які падыходзіць для лазернай зваркі і зваркі трэння. Ён можа дасягнуць працэсу фарміравання паўзучасці гіпербалічных інтэгральных насценных панэляў, які ўстойлівы да карозіі і не патрабуе алюмініевага пакрыцця. У параўнанні з 2524 сплавам, агульная структура насценнай панэлі фюзеляжа можа дасягнуць 5% -нага зніжэння структурнай вагі. Ліст сплаву алюмініевага скандыю AA5024-H116, які вырабляецца кампаніяй AILI Aluminium Company, быў выкарыстаны для вытворчасці фюзеляжа самалётаў і структурных кампанентаў касмічных караблёў. Тыповая таўшчыня сплаву AA5024-H116 складае 1,6 мм да 8,0 мм, і з-за яго нізкай шчыльнасці, умераных механічных уласцівасцей, высокай устойлівасці да карозіі і строгага вымярэння, ён можа замяніць сплаў 2524 як матэрыял скуры. У цяперашні час сплаў AA5024-H116 быў сертыфікаваны Airbus AIMS03-04-055. У снежні 2018 года Міністэрства прамысловасці і інфармацыйных тэхналогій Кітая апублікавала "Каталог кіравання для першай партыі Другасных дэманстрацый новых матэрыялаў (выданне 2018 года)", які ўключаў "аксід скандыю высокай чысціні" ў каталог распрацоўкі новых матэрыялаў. У 2019 годзе Міністэрства прамысловасці і інфармацыйных тэхналогій Кітая апублікавала "Каталог кіруючых для першай партыі дэманстрацыйных прыкладанняў ключавых новых матэрыялаў (выданне 2019 года)", які ўключаў "SC, які змяшчае алюмініевыя сплавы, і матэрыялы для перапрацоўкі алюмініевых сплаваў і зварныя правады Al Si SC" у каталогу распрацоўкі новых матэрыялаў. Кітайская алюмініевая група паўночна -ўсходняга святла распрацавала сплаў AL MG SC ZR серыі 5B70, які змяшчае скандый і цырконій. У параўнанні з традыцыйным сплавам серыі AL MG 5083 без скандыі і цырконія, яго ўраджайнасць і трываласць на расцяжэнне павялічыліся больш чым на 30%. Акрамя таго, сплаў AL MG SC ZR можа падтрымліваць супастаўную карозійную ўстойлівасць да сплаву 5083. У цяперашні час асноўныя ўнутраныя прадпрыемствы з прамысловай адзнакайАлюмініевы скандый сплаўВытворчыя магутнасці - гэта кампанія з паўночным усходам Слава і паўднёва -заходняй алюмініевай прамысловасці. Ліст сплаву алюмініевага скандыі 5B70 5B70, распрацаваны паўночна-ўсходнім сплавам, Ltd. можа пастаўляць вялікія алюмініевыя сплавы з таўшчынёй таўшчынёй з максімальнай таўшчынёй 70 мм і максімальнай шырынёй 3500 мм; Тонкія ліставыя прадукты і профільныя прадукты можна наладзіць для вытворчасці, з дыяпазонам таўшчынёй ад 2 мм да 6 мм і максімальнай шырыні 1500 мм. Паўднёва -заходні алюміній незалежна распрацаваў 5K40 матэрыял і дасягнуў значнага прагрэсу ў развіцці тонкіх пласцін. Al Zn Mg сплаў - гэта сплаў, які загартоўвае час з высокай трываласцю, добрай працай для апрацоўкі і выдатнай працаздольнасцю зваркі. Гэта неабходны і важны структурнае матэрыял у сучасных транспартных сродках, такіх як самалёты. На аснове сярэдняй трываласці зваркі Alzn Mg, даданне элементаў скандыю і цырконія можа ўтвараць невялікія і рассеяныя наначасціцы AL3 (SC, ZR) у мікраструктуры, што значна паляпшае механічныя ўласцівасці і стрэсавую ўстойлівасць да сплаву. Даследчы цэнтр Лэнглі ў НАСА распрацаваў дробны алюмініевы скандый з класам C557, які гатовы прымяняцца ў мадэльных місіях. Статычная трываласць, распаўсюджванне расколін і трываласць на разбурэнне гэтага сплаву пры нізкай тэмпературы (-200 ℃), пакаёвай тэмпературы і высокай тэмпературы (107 ℃) роўныя або лепш, чым у 2524 сплаву. Паўночна-заходні універсітэт у ЗША распрацаваў алюмініевы сплаў Alzn MG SC сплаў 7000 звышвысокі, з трываласцю на разрыў да 680 МПа. Утвараецца ўзор сумеснага развіцця паміж сярэдняй высокай трываласцю алюмініевай скандыі і ўльтра-высокай трываласцю Al Zn Mg SC. Al Zn Mg Cu Sc Sloy-гэта высокатрывалы алюмініевы сплаў з трываласцю на расцяжэнне, якая перавышае 800 МПа. У цяперашні час намінальны склад і асноўныя параметры выканання асноўных гатункаўАлюмініевы скандый сплаўабагульняюцца наступным чынам, як паказана ў табліцах 1 і 2.
Табліца 1 | Намінальны склад алюмініевага скандыйнага сплаву
Табліца 2 | Мікраструктура і ўласцівасці расцяжэння алюмініевага скандыйнага сплаву
Перспектывы прыкладання алюмініевага скандыйнага сплаву
Высокая трываласць Al Zn Mg Cu SC і Al Culi SC былі ўжытыя для нагрузкі структурных кампанентаў, у тым ліку расейскіх міг-21 і знішчальнікаў MIG-29. Прыборная панэль расейскага касмічнага карабля "MARS-1" выраблена з 1570 алюмініевага скандыйнага сплаву, пры агульным зніжэнні вагі на 20%. Нагрузкі кампанентаў інструментальнага модуля касмічнага карабля MARS-96 выраблены алюмініевага сплаву 1970 года, які змяшчае скандыум, зніжаючы вагу модуля прыбора на 10%. У праграме "Чыстае неба" і праекта "Палёт" ЕС "2050 года" Airbus праводзіў інтэграваны дызайн дзвярэй, даследаванняў і распрацовак, вытворчасці і ўстаноўкі для самалётаў A321 на аснове пераемніка AA5028-H116 Aluminium Scandium Scandium of 5024 Aluminum Scandium. Алюмініевыя скандыйныя сплавы, прадстаўленыя AA5028, прадэманстравалі выдатную апрацоўку і зваркі. Выкарыстоўваючы сучасныя метады зварачнай зваркі, такія як зварка трэння і лазернай зваркі для дасягнення надзейнай сувязі скандый, які змяшчае алюмініевы сплаў. Паступовая рэалізацыя "зваркі замест заклёпвання" ў самалётах, узмоцненых тонкай пласцінкай, не толькі падтрымлівае паслядоўнасць матэрыялаў самалётаў і структурнай цэласнасці, дасягнуўшы эфектыўнага і недарагі вытворчасць, але і мае зніжэнне вагі і ўшчыльненне эфектаў. Даследаванне прымянення алюмініевага скандыі 5B70 сплаву Кітая Аэракасмічная спецыяльная інстытут матэрыялаў прарваліся праз тэхналогіі моцнага кручэння кампанентаў таўшчыні зменнай сценкі, кантроль за ўстойлівасцю да карозіі і супастаўлення трываласці, а таксама кантролем зваркі рэшткавага стрэсу. Ён падрыхтаваў алюмініевы скандый, адаптыўны зварачны провад, а каэфіцыент трываласці суставаў трэння, развараная зваркі для тоўстых пласцін у сплаве, можа дасягнуць 0,92. Кітайская акадэмія касмічных тэхналогій, Універсітэт Цэнтральнага Паўднёвага і іншыя праводзілі шырокія механічныя тэставанні на прадукцыйнасць і эксперыменты па матэрыялах 5B70, мадэрнізавалі і паўтарылі схему выбару структурных матэрыялаў для 5A06 і пачалі прымяняць алюмініевы сплаў 5B70 да асноўнай структуры агульнай узмоцненай панэлі сценнай кабелі запячатанай кабіны касмічнай станцыі. Агульная насценная панэль структуры пласціны пад ціскам распрацавана з спалучэннем скурных і арматурных рэбраў, якая дасягае больш высокай структурнай інтэграцыі і аптымізацыі вагі. Пры паляпшэнні агульнай калянасці і трываласці гэта памяншае колькасць і складанасць злучальных кампанентаў, тым самым скарачаючы вагу, захоўваючы пры гэтым высокія характарыстыкі. З прасоўваннем прымянення 5B70 матэрыяльнай інжынерыі, выкарыстанне матэрыялу 5B70 паступова павялічыцца і перавышае мінімальны парог пастаўкі, што дапаможа забяспечыць пастаянную вытворчасць і стабільную якасць сыравіны і значна знізіць кошты на сыравіну. Як ужо згадвалася раней, хоць многія ўласцівасці алюмініевых сплаваў былі палепшаныя за кошт мікраадоравання скандыі, высокая цана і дэфіцыт скандыі абмяжоўваюць дыяпазон прымянення алюмініевых сплаваў. У параўнанні з алюмініевымі сплавамі, такімі як Al Cu, Al Zn, Al Znmg, Scandium, які змяшчае алюмініевыя сплавы, маюць добрыя комплексныя механічныя ўласцівасці, устойлівасць да карозіі і выдатныя перапрацоўчыя характарыстыкі, якія прымушаюць іх мець шырокія перспектывы прымянення ў вытворчасці асноўных структурных кампанентаў у прамысловых напрамках, такіх як аэра -прастора. З пастаянным паглыбленнем даследаванняў па тэхналогіі мікраадоравання Скандыі і паляпшэннем ланцужкі паставак і супастаўлення прамысловай ланцуга, кошты і выдаткі, якія абмяжоўваюць маштабнае прамысловае прымяненне алюмініевых сплаваў скандыі, паступова паляпшаюцца. Добрыя комплексныя механічныя ўласцівасці, каразійная ўстойлівасць і выдатныя характарыстыкі алюмініевых скандыйных сплаваў прымушаюць іх мець відавочныя перавагі зніжэння структурнай вагі і шырокі патэнцыял прымянення ў галіне вытворчасці авіяцыйнага абсталявання.
Час паведамлення: кастрычнік-29-2024