Kama aloi nyepesi ambayo ni muhimu kwa vifaa vya usafirishaji wa anga, mali ya mitambo ya macroscopic ya aloi ya alumini inahusiana sana na muundo wake. Kwa kubadilisha vitu kuu vya aloi katika muundo wa aloi ya alumini, muundo wa aloi ya alumini inaweza kubadilishwa, na mali ya mitambo ya macroscopic na mali zingine (kama upinzani wa kutu na utendaji wa kulehemu) ya nyenzo zinaweza kuboreshwa sana. Hadi sasa, microalloying imekuwa mkakati wa kuahidi zaidi wa kiteknolojia wa kuboresha muundo wa aloi za alumini na kuboresha mali kamili ya vifaa vya aluminium.Scandium. Umumunyifu wa scandium katika matrix ya aluminium ni chini ya 0.35 wt.%, Inaongeza kiwango cha athari ya scandium kwa aloi za alumini zinaweza kuboresha vizuri muundo wao, kuongeza nguvu zao, ugumu, uimara, utulivu wa mafuta, na upinzani wa kutu. Scandium ina athari nyingi za mwili katika aloi za alumini, pamoja na uimarishaji wa suluhisho thabiti, uimarishaji wa chembe, na kizuizi cha kuchakata tena. Nakala hii itaanzisha maendeleo ya kihistoria, maendeleo ya hivi karibuni, na matumizi yanayowezekana ya scandium iliyo na aloi za alumini katika uwanja wa utengenezaji wa vifaa vya anga.
Utafiti na ukuzaji wa aloi ya aluminium
Kuongezewa kwa scandium kama sehemu ya kujumuisha kwa aloi za alumini inaweza kupatikana nyuma kwa miaka ya 1960. Wakati huo, kazi nyingi zilifanywa katika mifumo ya alloy ya binary al Sc na ternary ALMG SC. Mnamo miaka ya 1970, Taasisi ya Baykov ya Metallurgy na Sayansi ya Vifaa vya Chuo cha Sayansi cha Soviet na Taasisi yote ya Urusi ya Utafiti wa Alloy ilifanya uchunguzi wa kimfumo juu ya fomu na utaratibu wa scandium katika aloi za aluminium. Baada ya karibu miaka arobaini ya juhudi, darasa 14 za aloi za aluminium zimetengenezwa katika safu kuu tatu (Al Mg SC, Al Li Sc, Al Zn Mg SC). Umumunyifu wa atomi za scandium katika alumini ni chini, na kwa kutumia michakato sahihi ya matibabu ya joto, kiwango cha juu cha wiani wa AL3SC nano kinaweza kutolewa. Awamu hii ya mvua ni karibu spherical, na chembe ndogo na usambazaji uliotawanyika, na ina uhusiano mzuri mzuri na matrix ya alumini, ambayo inaweza kuboresha sana nguvu ya joto ya chumba cha aloi za alumini. Kwa kuongezea, al3SC nano precipitates ina utulivu mzuri wa mafuta na upinzani wa kupindukia kwa joto la juu (ndani ya 400 ℃), ambayo ni ya faida sana kwa upinzani mkali wa joto wa aloi. Katika aloi ya aluminium iliyotengenezwa na Aluminium, aloi 1570 imevutia umakini mkubwa kwa sababu ya nguvu yake ya juu na matumizi makubwa. Alloy hii inaonyesha utendaji bora katika kiwango cha joto cha kufanya kazi cha -196 ℃ hadi 70 ℃ na ina hali ya juu ya asili, ambayo inaweza kuchukua nafasi ya Aloi ya Aluminium ya Aluminium (aluminium magnesium alloy inayoundwa na aluminium, magnesium, shaba, manganese, na silicon) kwa miundo ya kuzaa ya kuzaa. Kwa kuongezea, Urusi pia imeendeleza aloi za alumini zinki magnesiamu, zilizowakilishwa na 1970, na nguvu ya nyenzo ya zaidi ya 500MPA.
Hali ya ukuaji wa uchumi waAluminium scandium alloy
Mnamo mwaka wa 2015, Jumuiya ya Ulaya ilitoa "Njia ya Metallurgiska ya Ulaya: Matarajio ya Watengenezaji na Watumiaji wa Mwisho", ikipendekeza kusoma weldability ya aluminiumMagnesiamu scandium aloi. Mnamo Septemba 2020, Jumuiya ya Ulaya ilitoa orodha ya rasilimali muhimu za madini 29, pamoja na Scandium. 5024H116 aluminium magnesiamu scandium alloy iliyoundwa na Ale aluminium huko Ujerumani ina nguvu ya kati na ya juu na uvumilivu mkubwa, na kuifanya kuwa nyenzo ya kuahidi sana kwa ngozi ya fuselage. Inaweza kutumiwa kuchukua nafasi ya aloi za alumini za jadi za 2xxx na imejumuishwa katika kitabu cha ununuzi wa vifaa vya Airbus03-01-055. 5028 ni daraja lililoboreshwa la 5024, linalofaa kwa kulehemu kwa laser na msuguano wa msuguano. Inaweza kufikia mchakato wa kutengeneza wa paneli za ukuta wa hyperbolic, ambayo ni sugu ya kutu na hauitaji mipako ya alumini. Ikilinganishwa na aloi 2524, muundo wa jumla wa jopo la ukuta wa fuselage unaweza kufikia kupunguzwa kwa uzito wa 5%. Karatasi ya alloy ya AA5024-H116 aluminium scandium inayozalishwa na Kampuni ya Aili Aluminium imetumika kutengeneza fuselage ya ndege na vifaa vya muundo wa spacecraft. Unene wa kawaida wa karatasi ya aloi ya AA5024-H116 ni 1.6mm hadi 8.0mm, na kwa sababu ya wiani wake wa chini, mali ya wastani ya mitambo, upinzani mkubwa wa kutu, na kupotoka kwa kiwango kikubwa, inaweza kuchukua nafasi ya aloi 2524 kama nyenzo ya ngozi ya fuselage. Hivi sasa, karatasi ya alloy ya AA5024-H116 imethibitishwa na Airbus AIMSS03-04-055. Mnamo Desemba 2018, Wizara ya Viwanda na Teknolojia ya Habari ya Uchina ilitoa "Katalogi inayoongoza kwa kundi la kwanza la maandamano ya matumizi ya sekondari ya vifaa vipya (toleo la 2018)", ambayo ni pamoja na "hali ya juu ya scandium oxide" katika orodha ya maendeleo ya tasnia mpya ya vifaa. Mnamo mwaka wa 2019, Wizara ya Viwanda na Teknolojia ya Habari ya Uchina ilitoa "Katalogi ya Kuongoza kwa kundi la kwanza la Maombi ya Maandamano ya Vifaa vipya (toleo la 2019)", ambayo ni pamoja na "SC iliyo na vifaa vya usindikaji wa aluminium na waya za kulehemu za Al Si SC" katika orodha ya maendeleo ya tasnia mpya ya vifaa. China aluminium Group Northeast Light Alloy imeandaa al mg SC ZR Series 5B70 alloy iliyo na scandium na zirconium. Ikilinganishwa na alloy ya jadi ya Al Mg 5083 bila scandium na zirconium, mavuno yake na nguvu tensile zimeongezeka kwa zaidi ya 30%. Kwa kuongezea, alloy ya Al Mg SC ZR inaweza kudumisha upinzani wa kutu kulinganishwa na aloi 5083. Kwa sasa, biashara kuu za ndani zilizo na daraja la viwandaAluminium scandium alloyUwezo wa uzalishaji ni Kampuni ya Aloi ya Kaskazini mashariki na Sekta ya Aluminium ya Kusini. Karatasi kubwa ya aloi ya aluminium ya 5B70 ya aluminium iliyoundwa na kaskazini mashariki mwa Alloy Co, Ltd inaweza kusambaza sahani kubwa za alumini aloi na unene wa juu wa 70mm na upana wa juu wa 3500mm; Bidhaa nyembamba za karatasi na bidhaa za wasifu zinaweza kubinafsishwa kwa uzalishaji, na unene wa 2mm hadi 6mm na upana wa juu wa 1500mm. Aluminium ya kusini magharibi imeendeleza kwa uhuru nyenzo 5K40 na imefanya maendeleo makubwa katika maendeleo ya sahani nyembamba. Al Zn Mg alloy ni wakati mgumu aloi na nguvu kubwa, utendaji mzuri wa usindikaji, na utendaji bora wa kulehemu. Ni nyenzo muhimu na muhimu ya kimuundo katika magari ya sasa ya usafirishaji kama ndege. Kwa msingi wa nguvu ya kati inayoweza kushonwa Alzn Mg, na kuongeza vitu vya aloi vya scandium na zirconium vinaweza kuunda nanoparticles ndogo na zilizotawanywa za AL3 (SC, ZR) kwenye muundo wa kipaza sauti, kuboresha kwa kiasi kikubwa mali za mitambo na upinzani wa kutu wa athari ya alloy. Kituo cha Utafiti cha Langley cha NASA kimeandaa aloi ya ternary aluminium scandium na daraja C557, ambayo iko tayari kutumika katika misheni ya mfano. Nguvu ya tuli, uenezi wa ufa, na ugumu wa kupunguka kwa aloi hii kwa joto la chini (-200 ℃), joto la kawaida, na joto la juu (107 ℃) zote ni sawa na au bora kuliko zile za aloi 2524. Chuo Kikuu cha Northwestern huko Merika kimeendeleza ALZN MG SC ALLOY 7000 Series Ultra-High Aluminium Alumini, na nguvu tensile ya hadi 680mpa. Mfano wa maendeleo ya pamoja kati ya nguvu ya kati ya nguvu ya aluminium na nguvu ya juu ya juu ya AL ZN MG SC imeundwa. Al Zn Mg Cu Aloi ni aloi ya alumini yenye nguvu na nguvu tensile inayozidi 800 MPa. Kwa sasa, muundo wa kawaida na vigezo vya msingi vya utendaji wa darasa kuu laAluminium scandium alloyzimefupishwa kama ifuatavyo, kama inavyoonyeshwa kwenye Jedwali 1 na 2.
Jedwali 1 | Muundo wa kawaida wa aloi ya aluminium
Jedwali 2 | Microstructure na mali tensile ya aloi ya aluminium scandium
Matarajio ya maombi ya aloi ya aluminium
Nguvu ya juu Al Zn Mg Cu Sc na alloys za Al Culi SC zimetumika kwa vifaa vya kubeba mzigo, pamoja na Jets ya Urusi ya MIG-21 na MiG-29. Dashibodi ya spacecraft ya Urusi "Mars-1 ″ imetengenezwa na aloi ya aluminium 1570, na kupunguzwa kwa uzito wa 20%. Vipengele vyenye kubeba mzigo wa moduli ya chombo cha spacecraft ya Mars-96 imetengenezwa kwa aloi ya aluminium ya 1970 iliyo na scandium, kupunguza uzito wa moduli ya chombo na 10%. Katika mpango wa "Safi Sky" na Mradi wa "Njia ya Ndege ya" 2050 ", Airbus ilifanya muundo wa kushikilia mizigo, utafiti na maendeleo, utengenezaji, na ndege za mtihani wa ndege za A321 kulingana na mrithi wa daraja la AA5028-H116 aluminium ya aluminium ya 5024 aluminium scandium alloy. Alloys za aluminium zilizowakilishwa na AA5028 zilionyesha usindikaji bora na utendaji wa kulehemu. Kutumia mbinu za kulehemu za hali ya juu kama vile msuguano wa kuchochea na kulehemu laser kufikia unganisho la kuaminika la scandium iliyo na vifaa vya aloi ya alumini. Utekelezaji wa taratibu wa "kulehemu badala ya riveting" katika miundo ya sahani nyembamba iliyoimarishwa sio tu inashikilia msimamo wa vifaa vya ndege na uadilifu wa muundo, kufikia utengenezaji mzuri na wa bei ya chini, lakini pia ina kupunguza uzito na athari za kuziba. Utafiti wa Maombi ya Aluminium Scandium 5B70 Aloi na Taasisi Maalum ya Utafiti wa Vifaa vya Aerospace imevunja kupitia teknolojia ya inazunguka kwa nguvu ya vifaa vya unene wa ukuta, udhibiti wa upinzani wa kutu na nguvu ya kulinganisha, na udhibiti wa mafadhaiko ya mabaki. Imeandaa waya ya kulehemu ya aluminium aloi, na mgawo wa nguvu ya pamoja ya msuguano wa msuguano kwa sahani nene kwenye aloi inaweza kufikia 0.92. Uchina wa Chuo cha Teknolojia ya Nafasi, Chuo Kikuu cha Kati Kusini, na wengine wamefanya upimaji wa utendaji wa mitambo na majaribio ya mchakato wa 5B70, iliyosasishwa na kueneza mpango wa uteuzi wa vifaa kwa 5A06, na wameanza kutumia aluminium ya 5B70 kwa muundo kuu wa paneli za ukuta zilizosimamishwa kwa nafasi ya kaboni. Jopo la jumla la ukuta wa muundo wa sahani ya sahani iliyoandaliwa imeundwa na mchanganyiko wa ngozi na mbavu za kuimarisha, kufikia ujumuishaji wa hali ya juu na uboreshaji wa uzito. Wakati unaboresha ugumu wa jumla na nguvu, inapunguza idadi na ugumu wa vifaa vya kuunganisha, na hivyo kupunguza uzito wakati wa kudumisha utendaji wa hali ya juu. Pamoja na kukuza matumizi ya uhandisi wa nyenzo 5B70, matumizi ya vifaa 5B70 itaongezeka polepole na kuzidi kizingiti cha chini cha usambazaji, ambacho kitasaidia kuhakikisha uzalishaji unaoendelea na ubora wa malighafi, na kupunguza kwa kiasi kikubwa bei ya malighafi. Kama tulivyosema hapo awali, ingawa mali nyingi za aloi za alumini zimeboreshwa kupitia scandium microalloying, bei ya juu na uhaba wa Scandium kikomo cha matumizi ya aloi za aluminium. Ikilinganishwa na vifaa vya aloi ya alumini kama vile Al Cu, Al Zn, Al Znmg, scandium iliyo na vifaa vya aloi ya alumini kuwa na mali nzuri ya mitambo, upinzani wa kutu, na sifa bora za usindikaji, ambazo huwafanya kuwa na matarajio mapana katika utengenezaji wa vifaa vikuu vya miundo katika uwanja wa viwandani kama vile aerospace. Pamoja na kuongezeka kwa utafiti juu ya teknolojia ya scandium microalloying na uboreshaji wa mnyororo wa usambazaji na kulinganisha mnyororo wa viwandani, bei na sababu za gharama ambazo zinazuia matumizi makubwa ya viwandani ya aloi za aluminium za Scandium zitaboresha polepole. Sifa nzuri za mitambo, upinzani wa kutu, na sifa bora za usindikaji wa aloi za aluminium huwafanya kuwa na faida za kupunguza uzito wa muundo na uwezo mkubwa wa matumizi katika uwanja wa utengenezaji wa vifaa vya anga.
Wakati wa chapisho: Oct-29-2024