Az alumíniumötvözet makroszkopikus mechanikai tulajdonságai, amelyek döntő jelentőségűek a repülés szállítási berendezései szempontjából, szorosan kapcsolódnak a mikroszerkezethez. Az alumíniumötvözet szerkezetének fő ötvözési elemeinek megváltoztatásával az alumíniumötvözet mikroszerkezete megváltoztatható, és az anyag makroszkopikus mechanikai tulajdonságai és egyéb tulajdonságai (például korrózióállóság és hegesztési teljesítmény) jelentősen javíthatók. Mostanáig a mikroalloying a legígéretesebb technológiai fejlesztési stratégiává vált az alumíniumötvözetek mikroszerkezetének optimalizálására és az alumíniumötvözet anyagok átfogó tulajdonságainak javítására.ScandiumAz (SC) az alumíniumötvözetekről ismert leghatékonyabb mikroalloy -elem -fokozó. A scandium oldhatósága az alumínium mátrixban kevesebb, mint 0,35 tömeg%, a nyomkövetési mennyiségű scandium elem hozzáadása az alumíniumötvözetekhez hatékonyan javíthatja mikroszerkezetüket, átfogóan javíthatja erősségüket, keménységüket, plaszticitásukat, hőstabilitást és korrózióállóságukat. A Scandiumnak több fizikai hatása van az alumíniumötvözetekben, ideértve a szilárd oldat erősítését, a részecskék erősítését és az átkristályosítás gátlását. Ez a cikk bemutatja az alumínium ötvözeteket tartalmazó Scandium történelmi fejlődését, legújabb fejlődését és potenciális alkalmazásait a repülési berendezések gyártása területén.
Alumínium -scandium ötvözet kutatása és fejlesztése
A Scandium mint az alumíniumötvözetek ötvözetének hozzáadása az 1960 -as évekre vezethető vissza. Abban az időben a munka nagy részét bináris AL SC és háromszoros ALMG SC ötvözet rendszerekben végezték. Az 1970 -es években a Szovjet Tudományos Akadémia és az All Orosz Fény Alloye Research Institute Baykovi Kohászat és Anyagtudományi Intézet szisztematikus tanulmányt készített a scandium formájáról és mechanizmusáról az alumínium ötvözetekről. Közel negyven éves erőfeszítés után 14 fokozatú alumínium scandium ötvözet fejlesztettek ki három fő sorozatban (AL Mg SC, Al Li SC, Al Zn Mg SC). A scandium atomok oldhatósága alumíniumban alacsony, és a megfelelő hőkezelési folyamatok alkalmazásával a nagy sűrűségű AL3SC Nano csapadék kicsapható. Ez a csapadékfázis szinte gömb alakú, kis részecskékkel és diszpergált eloszlással, és jó koherens kapcsolatban áll az alumínium mátrixmal, amely jelentősen javíthatja az alumíniumötvözetek szobahőmérsékleti szilárdságát. Ezenkívül az AL3SC Nano csapadékok jó hőstabilitással és durva ellenállással rendelkeznek magas hőmérsékleten (400 ℃ -en belül), ami rendkívül előnyös az ötvözet erős hőállóságához. Az orosz gyártású alumínium -scandium ötvözetekben a 1570 ötvözet nagy figyelmet fordított a legnagyobb ereje és a legszélesebb körű alkalmazás miatt. Ez az ötvözet kiváló teljesítményt mutat -e -196 ℃ -70 ℃ munkaköri hőmérsékleti tartományban, és természetes szuperplaszticitással rendelkezik, amely helyettesítheti az orosz gyártású LF6 alumíniumötvözetet (alumínium magnéziumötvözet, amely elsősorban alumíniumból, magnéziumból, rézből, rézből és szilikonból áll), jelentősen javító teljesítményű terhelésű hegesztési struktúrákból. Ezenkívül Oroszország kifejlesztett alumínium cink magnézium -scandium ötvözeteket is, amelyeket 1970 -ben képviselnek, 500mPa -nál nagyobb anyagi szilárdsággal.
Az iparosodási státuszAlumínium scandium ötvözet
2015 -ben az Európai Unió kiadta az „Európai Fémkohászati ütemterv: A gyártók és a végfelhasználók kilátásai”, javaslatot tettek az alumínium hegeszthetőségének tanulmányozására.magnézium -scandium ötvözetek- 2020 szeptemberében az Európai Unió kiadta a 29 legfontosabb ásványi erőforrás listáját, köztük a Scandiumot. Az 5024H116 alumínium magnézium -scandium ötvözet, amelyet az ALE alumíniumban fejlesztettek ki, közepes és nagy szilárdságú és nagy károsodási tolerancia, így nagyon ígéretes anyag a törzsbőr számára. Használható a hagyományos 2xxx sorozatú alumíniumötvözetek cseréjére, és bekerült az Airbus AIMS03-01-055 anyag beszerzési könyvébe. Az 5028 javított 5024 fokozat, amely alkalmas lézerhegesztéshez és súrlódási hegesztéshez. Meg tudja érni a hiperbolikus integrált fali panelek kúszási kialakulását, amely korrózióálló és nem igényel alumínium bevonatot. A 2524 ötvözethez képest a törzs teljes falpanel -szerkezete 5% -os szerkezeti súlycsökkentést érhet el. Az AA5024-H116 alumínium scandium ötvözet lapja, amelyet az Aili Aluminum Company készített, használták a repülőgépek és az űrhajó szerkezeti alkatrészeinek gyártására. Az AA5024-H116 ötvözet lap tipikus vastagsága 1,6 mm és 8,0 mm, és alacsony sűrűségének, mérsékelt mechanikai tulajdonságainak, nagy korrózióállóságának és szigorú dimenziós eltérése miatt helyettesítheti a 2524 ötvözetet, mint a törzs bőr anyagát. Jelenleg az AA5024-H116 ötvözet lapját az Airbus AIMS03-04-055 tanúsította. 2018 decemberében a Kína Ipari és Információs Technológiai Minisztériuma kiadta a „Vezető katalógust a kulcsfontosságú új anyagok (2018 kiadás) középiskolai demonstrációinak első tételéhez”, amely magában foglalta az új anyagipar fejlesztési katalógusába. 2019 -ben a Kína Ipari és Információs Technológiai Minisztériuma kiadta a „Vezető katalógust a kulcsfontosságú új anyagok (2019 kiadás) demonstrációs alkalmazásainak első tételéhez”, amely tartalmazza az „SC -t tartalmazó alumíniumötvözet -feldolgozó anyagokat és az Al Si SC hegesztési vezetékeket” az új anyagipar fejlesztési katalógusában. A Kínai Alumínium Csoport Northeast Light Alloy kifejlesztett egy AL MG SC ZR Series 5B70 ötvözetet, amely Scandiumot és cirkóniumot tartalmaz. Összehasonlítva a hagyományos AL MG sorozatú 5083 ötvözettel, Scandium és cirkónium nélkül, a hozam és a szakítószilárdság több mint 30%-kal nőtt. Ezenkívül az AL Mg SC ZR ötvözet megőrizheti a korrózióállóságot az 5083 ötvözettel. Jelenleg az ipari minőségű fő hazai vállalkozásokalumínium scandium ötvözetA termelési kapacitás az Northeast Light Alloy Company és a Southwest alumíniumipar. A Northeast Light Alloy Co., Ltd. által kifejlesztett nagyméretű, 5B70 alumínium scandium ötvözet lap nagy alumínium ötvözet vastag lemezeket kínál, maximális vastagságú 70 mm és maximális szélessége 3500 mm; A vékony lemezt és a profiltermékeket testreszabhatjuk a gyártáshoz, 2–6 mm vastagságú és maximális szélessége 1500 mm. A délnyugati alumínium önállóan kifejlesztett 5K40 anyagot, és jelentős előrelépést tett a vékony lemezek fejlesztésében. Az AL Zn MG ötvözet időkorlátozás az ötvözet, nagy szilárdsággal, jó feldolgozási teljesítménygel és kiváló hegesztési teljesítménygel. Ez egy nélkülözhetetlen és fontos szerkezeti anyag a jelenlegi szállítási járművekben, például a repülőgépekben. A közepes szilárdságú hegeszthető Alzn Mg alapján a Scandium és a cirkónium ötvözet elemek hozzáadása kicsi és diszpergált AL3 (SC, ZR) nanorészecskéket képezhet a mikroszerkezetben, jelentősen javítva az ötvözet mechanikai tulajdonságait és stressz -korrózióállóságát. A NASA Langley Research Center egy hármas alumínium scandium ötvözetet fejlesztett ki a C557 fokozatú, amely készen áll a modell küldetésekben történő alkalmazásra. Az ötvözet statikus szilárdsága, repedések terjedése és törési szilárdsága alacsony hőmérsékleten (-200 ℃), szobahőmérsékleten és magas hőmérsékleten (107 ℃) egyenlő vagy jobb, mint a 2524 ötvözeté. Az Egyesült Államok Északnyugati Egyeteme fejlesztette ki az Alzn MG SC Alloy 7000 sorozatú ultra-nagy szilárdsági alumíniumötvözetet, amelynek szakítószilárdsága akár 680 mPa lehet. A közepes nagy szilárdságú alumínium scandium ötvözet és az ultra-nagy szilárdságú Al Zn Mg SC között az ízületi fejlődés mintázatát képezték. Az AL Zn Mg Cu SC ötvözet egy nagy szilárdságú alumíniumötvözet, amelynek szakítószilárdsága meghaladja a 800 MPa-t. Jelenleg a fő osztályok névleges összetétele és alapvető teljesítmény -paraméterealumínium scandium ötvözetaz alábbiak szerint foglalják össze, az 1. és a 2. táblázat szerint.
1. táblázat | Az alumínium scandium ötvözet névleges összetétele
2. táblázat | Az alumínium -ötvözet mikroszerkezete és szakító tulajdonságai
Alumínium Scandium ötvözet alkalmazási kilátásai
Nagy szilárdságú Al Zn Mg Cu SC és Al Culi SC ötvözeteket alkalmaztak a terhelés hordozó szerkezeti alkatrészeire, beleértve az orosz MiG-21 és a MiG-29 vadászrepülőket. Az orosz „Mars-1” űrhajó műszerfala 1570 alumínium-scandium ötvözetből készül, teljes súlycsökkentés 20%. A MARS-96 űrhajó műszermoduljának terheléshordozó alkotóelemei 1970-es alumíniumötvözetből készülnek, amely Scandiumot tartalmaz, és a műszermodul súlyát 10%-kal csökkenti. A „Clean Sky” programban és az EU „2050-es repülési útvonala” projektjében az Airbus integrált Cargo Hold ajtó kialakítását, kutatási és fejlesztési, gyártási és telepítési teszt repüléseit vezette az A321 repülőgépek számára, az AA5028-H116 alumínium ötvözet alapján, 5024 alumínium scandium ötvözetből. Az AA5028 által képviselt alumínium scandium ötvözetek kiváló feldolgozási és hegesztési teljesítményt mutattak. Fejlett hegesztési technikák, például súrlódási keverési hegesztés és lézerhegesztés alkalmazása érdekében, hogy a Scandium -t tartalmazó alumíniumötvözet anyagok megbízható kapcsolatát érjék el. A „hegesztés helyett a szegecselés” fokozatos megvalósítása a repülőgépek által megerősített vékony lemezszerkezetekben nemcsak fenntartja a repülőgép-anyagok és a szerkezeti integritás konzisztenciáját, a hatékony és olcsó gyártás elérését, hanem súlycsökkentési és tömítés hatásait is. Az alumínium Scandium 5B70 ötvözet alkalmazásának kutatása a China Aerospace Különleges Anyagok Kutatóintézete áttörött a változó falvastagságú alkatrészek erős fonásának technológiáin, a korrózióállóság és az erő illesztésének ellenőrzésén, valamint a hegesztési maradék stressz ellenőrzésén. Elkészítette az alumínium scandium ötvözet adaptív hegesztési huzalt, és az ötvözet vastag lemezeinek ízületi szilárdsági együtthatója elérheti a 0,92 -et. A Kínai Űrtechnikai Akadémia, a Közép -Déli Egyetem és mások kiterjedt mechanikai teljesítmény -tesztelési és folyamatkísérleteket végeztek az 5B70 anyagon, korszerűsítették és iterálták az 5A06 szerkezeti anyagválasztási sémáját, és elkezdték az 5B70 alumínium ötvözet alkalmazását az űrállomás lezárott kabinjainak és a visszatérő kabin főszerkezetének fő szerkezetére. A lemezszerkezet nyomás alatt álló kabin teljes falpanelét a bőr és a megerősítő bordák kombinációjával tervezték, elérve a nagyobb szerkezeti integrációt és a súly optimalizálását. Miközben javítja az általános merevséget és az erőt, csökkenti az összekötő alkatrészek számát és összetettségét, ezáltal tovább csökkenti a súlyt, miközben megőrzi a nagy teljesítményt. Az 5B70 anyagmérnöki alkalmazás előmozdításával az 5B70 anyag felhasználása fokozatosan növeli és meghaladja a minimális ellátási küszöböt, ami elősegíti a nyersanyagok folyamatos előállítását és stabil minőségét, és jelentősen csökkenti a nyersanyagárakat. Mint korábban említettük, bár az alumíniumötvözetek sok tulajdonságát javították a Scandium mikroalloying révén, a Scandium magas ára és szűkössége korlátozza az alumínium -scandium ötvözetek alkalmazási tartományát. Összehasonlítva az alumíniumötvözet -anyagokkal, mint például az Al Cu, Al Zn, Al ZnMG, az alumínium ötvözetű anyagokat tartalmazó Scandium jó átfogó mechanikai tulajdonságokkal, korrózióállósággal és kiváló feldolgozási jellemzőkkel, amelyek széles körű alkalmazási kilátásokkal rendelkeznek a fő szerkezeti alkatrészek gyártásában, például az ipari területeken. A Scandium mikroalloying technológiával kapcsolatos kutatások folyamatos elmélyítésével, valamint az ellátási lánc és az ipari lánc illesztésének javulásával az ár- és költségtényezők, amelyek korlátozzák a Scandium alumíniumötvözetek nagyszabású ipari alkalmazását, fokozatosan javul. Az alumínium -scandium ötvözetek jó átfogó mechanikai tulajdonságai, korrózióálló képessége és kiváló feldolgozási jellemzői egyértelműen a szerkezeti súlycsökkentési előnyökkel és széles körű alkalmazási potenciállal rendelkeznek a repülési berendezések gyártása területén.
A postai idő: október-29-2024