Kao lagana legura koja je ključna za vazduhoplovnu transportnu opremu, makroskopska mehanička svojstva aluminijumske legure usko su povezana sa njenom mikrostrukturom. Promjenom glavnih legiranih elemenata u strukturi aluminijske legure može se mijenjati i makroskopska mehanička svojstva i druga svojstva (kao što su korozijska otpornost i performanse zavarivanja) materijala mogu se značajno poboljšati. Do sada je mikroalloying postao najperspektivnija strategija tehnološkog razvoja za optimizaciju mikrostrukture aluminijskih legura i poboljšanje sveobuhvatnih svojstava materijala od aluminija.Scandium(SC) Da li je najefikasniji pojačivač mikroalluinog elementa poznat za legure aluminija. Rastvorljivost skandiuma u aluminijumskoj matrici je manja od 0,35 WT.%, Dodavanje tragovima iznosi skandijumskog elementa do legura aluminija može efikasno poboljšati svoju mikrostrukturu, sveobuhvatno poboljšati njihovu snagu, tvrdoću, plastičnost, toplinsku stabilnost i otpornost na koroziju. Scandium ima više fizičkih efekata u aluminijskim legurima, uključujući jačanje čvrstog rješenja, jačanje čestica i inhibicije rekristalizacije. Ovaj članak će uvesti istorijski razvoj, najnoviji napredak i potencijalne primjene skandiuma koji sadrže aluminijske legure na polju proizvode zrakoplovne opreme.
Istraživanje i razvoj aluminijumske legure skangiranja
Dodatak skandiuma kao legiranog elementa do legura aluminija može se pratiti na 1960-ih. U to vrijeme većina rada provedena je u binarnom Al SC i Ternary ALMG sustavima SC-a. 1970-ih, Baykov Institut za metalurgiju i materijale nauke Sovjetske akademije nauka i sav ruski institut za istraživanje lakih legura proveo je sistematsko istraživanje o obliku i mehanizmu skandija u aluminijumskim legurima. Nakon gotovo četrdeset godina napora, u tri glavna serija razvijena je 14 ocena aluminijumske skandije u tri glavna serija (Al Mg SC, Al Li SC, Al Zn Mg SC). Rastvorljivost skandije atoma u aluminijumu je niska, a koristeći odgovarajuće procese toplotnog obrade, visoke gustine AL3SC Nano talogipice za visoke gustine mogu se potaknuti. Ova faza padavina je gotovo sferna, s malim česticama i raspršenom distribucijom i ima dobru koherentnu vezu s aluminijskim matricom, što može u velikoj mjeri poboljšati sobnu temperaturu jačine aluminijskih legura. Pored toga, AL3SC Nano talogitira ima dobru termičku stabilnost i gruba otpornost na visokim temperaturama (unutar 400 ℃), što je izuzetno korisno za snažnu otpornost na toplinu legura. U ruskim aluminijskim aluminijumskim legurima, 1570 legura privuklo je mnogo pažnje zbog najveće snage i najšire aplikacije. Ova legura izlaže odlične performanse u radnom temperaturnom rasponu od -196 ℃ do 70 ℃ i ima prirodnu superplastičnost, koja može zamijeniti rusku leguru od aluminija (aluminijumske magnezijuma uglavnom sastoji se od aluminija, magnezijuma, bakra, mangana i silicijuma) za zavarivanje u tekućim kisikom, s značajnim poboljšanim performansama. Pored toga, Rusija je takođe razvila aluminijumske legure sa magnezijuma od aluminija, predstavljenih do 1970., sa materijalnom čvrstoćom od preko 500MPA.
Status industrijalizacijeAluminijumska legura Scandium
U 2015. godini, Europska unija je objavila "europski metalurški plan: izgledi za proizvođače i krajnje korisnike", predlažući da proučavaju zavarivost aluminijaLegure sa magnezijum skangin. U septembru 2020. godine Europska unija objavila je popis od 29 ključnih mineralnih sirovina, uključujući skandijum. 5024H116 aluminijumska magnezijum skandijum razvila ale aluminijum u Njemačkoj ima srednje do velike čvrstoće i velike tolerancije na štetu, čineći to vrlo perspektivnim materijalom za kožu za trup. Može se koristiti za zamjenu tradicionalnih aluminijskih legura od 2xxx serije i uključeno je u Airbus 'AIMS03-01-055 Knjiga nabavke materijala. 5028 je poboljšana ocjena 5024, pogodna za laserski zavarivanje i trenje zavarivanje miješanja. Može se postići proces pravljenja hiperboličkih integralnih zidnih ploča, koji je otporan na koroziju i ne zahtijeva aluminijski premaz. U usporedbi s 2524 legura, ukupna zidna ploča struktura trupa može postići 5% Strukturnu smanjenje težine. Aluminijski lim za aluminijski skangiranje AA5024-H116 proizveden od strane kompanije Aili Aluminium korištena je za proizvodnju konstrukcijskih komponenti zrakoplova i strukturnih komponenti svemirskih letjelica. Tipična debljina lima od legure AA5024-H116 iznosi 1,6 mm do 8,0 mm, a zbog svoje male gustoće, umjerene mehaničke svojstva, visoke otpornosti na koroziju i strogo dimenzionalno odstupanje, može zamijeniti 2524 legura kao valo za vagu. Trenutno je AA5024-H116 lim ovjeren airbusom AIMS03-04-055. U decembru 2018. godine, Ministarstvo industrije i informacione tehnologije iz Kine objavila je "Vodeći katalog za prvu seriju sekundarnih prijava za ključeve novih materijala (izdanje 2018.), koje je uključivalo" visoke skandijum oksid "u razvojnom katalogu industrije novih materijala. U 2019. godini Ministarstvo industrije i informacione tehnologije iz Kine objavilo je "Vodeći katalog za prvu seriju demonstracijskih aplikacija ključnih materijala (2019 izdanje) (2019 izdanje)", koje je uključivalo "SC koji sadrže aluminijumske aluminijske aluminijumske materijale za zavarivanje i zavarivanje Al S SC za zavarivanje" u razvoju industrije novih materijala. Kina aluminijska grupa Sjeveroistočna lagana legura razvila je Al Mg SC ZR serije 5B70 sa Scandium i cirkonijum. U usporedbi s tradicionalnom al mg serije 5083 od legure bez skandiuma i cirkonijuma, njen prinos i zatezna snaga povećana su za više od 30%. Štaviše, Al Mg SC ZR legura može održavati uporedivu otpornost na koroziju na leguru 5083. Trenutno je glavna domaća preduzeća sa industrijskim razredomAluminijumska legura ScandiumProizvodni kapacitet su kompanija sjeveroistočne legure i jugozapadne aluminijske industrije. Veliko veličine od aluminijskog legura od 5B70 razvijen od strane sjeveroistočne light legure Co, Ltd. može opskrbiti velike ploče od aluminijske legure s maksimalnom debljinom od 70 mm i maksimalnom širinom od 3500 mm; Tanki proizvodi i proizvodi profila mogu se prilagoditi proizvodnjom, s asortimanom debljine od 2 mm do 6 mm i maksimalnom širinom od 1500 mm. Jugozapadni aluminij samostalno je razvio 5K40 materijala i postigao značajan napredak u razvoju tankih ploča. Al Zn Mg Legura je vremenska legura s visokom čvrstoćom, dobrom performansom za obradu i izvrsnim performansama zavarivanja. To je nezamjenjiv i važan strukturni materijal u tekućim transportnim vozilima kao što su avioni. Na temelju zavarivanja srednje čvrstoće, dodavanje elemenata od legure skandija i cirkonima mogu se formirati male i raštrkane al3 (SC, ZR) nanočestike u mikrostrukturi, značajno poboljšavajući mehanička svojstva i otpornost na stres korozije legure. Langley Research Center Of Nasa razvio je ternary aluminijumsku leguru sa ocenom C557, koja je spremna primijeniti u modelskim misijama. Statička čvrstoća, širenje pukotine i laganost loma ove legure na niskoj temperaturi (-200 ℃), sobnoj temperaturi i visokim temperaturama (107 ℃) su svi jednaki ili bolji od onih od 2524 legure. Sjeverozapadni univerzitet u Sjedinjenim Državama razvio je Alzn Mg SC Legura 7000 serije ultra visoku čvrstoću aluminija, sa zatezne čvrstoće do 680MPA. Oblikovan je uzorak zajedničkog razvoja između srednje čvrstoće aluminija aluminija Scandium legura i ultra visoke čvrstoće Al Zn Mg SC. Al Zn Mg Cu SC Legura je aluminijska legura visoke čvrstoće sa zatezne čvrstoće veće od 800 MPa. Trenutno, nominalni sastav i osnovni parametri performansi glavnih razredaAluminijumska legura Scandiumsumirani su na sljedeći način, kao što je prikazano u tablicama 1 i 2.
Tabela 1 | Nominalni sastav aluminijumske legure skandija
Tabela 2 | Mikrostruktura i zatezna svojstva aluminijske legure skandije
Izgledi za primjenu aluminijske legure skangiranja
Visoka čvrstoća Al Zn Mg CU SC i Al Culi SC-u primijenjeni su u konstrukcijskim komponentama nosivih nosača, uključujući ruski mig-21 i mig-29 borbene mlaznice. Nadzornu ploču ruske svemirske letjelice "MARS-1" izrađena je od 1570 aluminijumske legure skandije, sa ukupnim smanjenjem težine od 20%. Komponente nosivodne ploče instrumentalnog modula svemirske legure Mars-96 izrađene su od 1970. aluminijske legure koja sadrži skandijum, smanjujući težinu instrumentnog modula za 10%. Na projektu "Clean Sky" i projekt "2050 leta", airbus je proveo integrisani teretni dizajn, istraživanje i razvojnu testne za proizvodnju i instalaciju za avionu A321 zasnovan na akumulaciji AA5028-H116 aluminijumske legure s skandijama 5024 aluminijumske legure Scandium. Aluminijske legure skandija zastupljene od strane AA5028 pokazali su izvrsnu obradu i performanse zavarivanja. Koristeći napredne tehnike zavarivanja, poput trenja zavarivanje i laserski zavarivanje za postizanje pouzdanog spajanja skandija koji sadrži materijale od aluminija koji sadrže aluminijumske legure. Postepena primjena "zavarivanja umjesto zakovice" u zrakoplovima ojačane tankim pločicama ne samo da održava konzistenciju aviona i strukturnih integriteta, postizanje efikasne i jeftine proizvodnje, ali ima i smanjenje težine i efekte za brtvljenje. Aplikacija Aluminij Scandium 5B70 od Kine Institut za istraživanje specijalnih materijala Kine prekršio se tehnologijama snažnog predenja komponenti debljine zidova, kontrolu otpornosti na koroziju i kontrolu rezidualnog stresa i kontrole zavarivanja. Pripremio je aluminijsku adaptivnu zavarivačku žicu za zavarivanje od legure i koeficijent čvrstoće trenja umiješavajući zavarivanje za guste ploče u leguru mogu dostići 0,92. Kineska akademija svemirske tehnologije, Sveučilište Central South, i drugi su proveli eksperimente testiranja i procesa mehaničkih performansi, nadograđenim i iterirali su konstrukcijsku izbora za odabir materijala za 5A06, te su počeli da primenjuju aluminijumsku leguru od 5B70 u glavnu strukturu ojačanih zidnih ploča za brtvene kabine i povratne kabine. Ukupna zidna ploča kabine pod pritiskom ploče dizajnirana je sa kombinacijom rebara kože i ojačanja, postižući veću strukturnu integraciju i optimizaciju težine. Dok poboljšava ukupnu krutost i snagu, smanjuje broj i složenost povezivanja komponenti, na taj način daljnje smanjenje težine zadržavajući visoke performanse. Uz promociju primjene materijala od 5B70, materijal od 5B70 postepeno će se povećavati i prelaziti minimalni prag opskrbe, koji će pomoći osigurati kontinuiranu proizvodnju i stabilnu kvalitetu sirovina, te značajno smanjiti cijene sirovina. Kao što je spomenuto ranije, iako su mnoga svojstva aluminijumskih legura poboljšana kroz mikrolokoloinu skandijum, visoku cijenu i oskudnost skandije ograničavaju raspon primjene aluminijskih legura Scandium. U usporedbi s aluminijskim leguromnim materijalima poput Al Cu, Al ZNMG, sazivajući aluminijumske legure materijala imaju dobru sveobuhvatnu mehaničku svojstva, otpornost na koroziju i odlične karakteristike obrade, što im čine široke izglede za primjenu u proizvodnji glavnih strukturnih komponenti u industrijskim poljima kao što su zrakoplovstvo. Uz kontinuirano produbljivanje istraživanja na mikroflololojskoj tehnologiji i poboljšanju lanca opskrbe i industrijskih lanaca, faktori cijene i troškova koji ograničavaju velike industrijske primjene skandije aluminijskih legura postepeno će se poboljšati. Dobra sveobuhvatna mehanička svojstva, otpornost na koroziju i odlične obrade od legura za preradu aluminijskih skangovina čine ih jasne prednosti za smanjenje strukturne težine i širok potencijal primjene u području proizvodnje zrakoplovne opreme.
Pošta: Oct-29-2024