Kama aloi ya mwanga ambayo ni muhimu kwa vifaa vya usafiri wa anga, sifa za mitambo ya macroscopic ya aloi ya alumini inahusiana kwa karibu na muundo wake mdogo. Kwa kubadilisha vipengele kuu vya aloi katika muundo wa aloi ya alumini, muundo wa microstructure wa aloi ya alumini inaweza kubadilishwa, na mali ya mitambo ya macroscopic na mali nyingine (kama vile upinzani wa kutu na utendaji wa kulehemu) ya nyenzo inaweza kuboreshwa kwa kiasi kikubwa. Hadi sasa, ugawaji midogo umekuwa mkakati wa maendeleo wa kiteknolojia wa kuahidi zaidi wa kuboresha muundo mdogo wa aloi za alumini na kuboresha sifa kamili za nyenzo za aloi ya alumini.Scandium(Sc) ndicho kiboreshaji chenye ufanisi zaidi cha kipengele cha aloi kinachojulikana kwa aloi za alumini. Umumunyifu wa scandium katika matrix ya alumini ni chini ya 0.35 wt.%, Kuongeza kiasi cha vipengele vya scandium kwenye aloi za alumini kunaweza kuboresha muundo wao wa microstructure, kuimarisha kikamilifu nguvu zao, ugumu, plastiki, utulivu wa joto, na upinzani wa kutu. Scandium ina athari nyingi za kimwili katika aloi za alumini, ikiwa ni pamoja na uimarishaji wa suluhisho dhabiti, uimarishaji wa chembe, na uzuiaji wa kusasisha tena. Makala haya yatatambulisha maendeleo ya kihistoria, maendeleo ya hivi punde, na utumizi unaowezekana wa scandium iliyo na aloi za alumini katika uwanja wa utengenezaji wa vifaa vya anga.
Utafiti na Maendeleo ya Aloi ya Aluminium Scandium
Ongezeko la scandium kama kipengele cha aloi kwa aloi za alumini inaweza kupatikana nyuma hadi miaka ya 1960. Wakati huo, kazi nyingi zilifanywa katika mifumo ya aloi ya Al Sc na ternary AlMg Sc. Katika miaka ya 1970, Taasisi ya Baykov ya Metallurgy na Sayansi ya Nyenzo ya Chuo cha Sayansi cha Soviet na Taasisi ya Utafiti wa Aloi ya Mwanga ya Kirusi ilifanya uchunguzi wa utaratibu juu ya fomu na utaratibu wa scandium katika aloi za alumini. Baada ya karibu miaka arobaini ya juhudi, gredi 14 za aloi za skandimu ya alumini zimetengenezwa katika safu tatu kuu (Al Mg Sc, Al Li Sc, Al Zn Mg Sc). Umumunyifu wa atomi za skadiamu katika alumini ni mdogo, na kwa kutumia michakato ifaayo ya matibabu ya joto, mvua za Al3Sc nano zenye msongamano wa juu zinaweza kunyeshwa. Awamu hii ya mvua inakaribia kuwa ya duara, yenye chembechembe ndogo na mgawanyiko uliotawanywa, na ina uhusiano mzuri thabiti na matrix ya alumini, ambayo inaweza kuboresha kwa kiasi kikubwa nguvu ya joto la chumba ya aloi za alumini. Kwa kuongezea, mvua za nano za Al3Sc zina uthabiti mzuri wa joto na ukinzani wa kuongezeka kwa joto la juu (ndani ya 400 ℃), ambayo ni ya manufaa sana kwa upinzani mkali wa joto wa aloi. Katika aloi za aluminium zilizotengenezwa na Kirusi, aloi ya 1570 imevutia umakini mkubwa kwa sababu ya nguvu yake ya juu na utumiaji mpana zaidi. Aloi hii huonyesha utendaji bora katika safu ya joto ya kazi ya -196 ℃ hadi 70 ℃ na ina uthabiti wa asili, ambao unaweza kuchukua nafasi ya aloi ya alumini iliyotengenezwa na Urusi ya LF6 (aloi ya magnesiamu ya alumini inayoundwa hasa na alumini, magnesiamu, shaba, manganese na silicon) kwa ajili ya kulehemu ya kati ya oksijeni na kuboresha utendaji wa kati wa oksijeni. Kwa kuongezea, Urusi pia imetengeneza aloi za scandium ya zinki ya alumini, iliyowakilishwa na 1970, na nguvu ya nyenzo ya zaidi ya 500MPa.
Hali ya Uwekezaji wa ViwandaAloi ya Alumini ya Scandium
Mnamo mwaka wa 2015, Jumuiya ya Ulaya ilitoa "Mchoro wa Njia ya Uropa ya Metallurgiska: Matarajio ya Watengenezaji na Watumiaji wa Mwisho", ikipendekeza kusoma juu ya weldability ya alumini.aloi za scandium magnesiamu. Mnamo Septemba 2020, Jumuiya ya Ulaya ilitoa orodha ya rasilimali 29 muhimu za madini, pamoja na kashfa. Aloi ya 5024H116 ya alumini ya scandium ya magnesiamu iliyotengenezwa na Ale Aluminium nchini Ujerumani ina nguvu ya kati hadi ya juu na uvumilivu wa uharibifu wa juu, na kuifanya kuwa nyenzo ya kuahidi sana kwa ngozi ya fuselage. Inaweza kutumika kuchukua nafasi ya aloi za jadi za mfululizo wa 2xxx na imejumuishwa katika kitabu cha manunuzi cha nyenzo cha Airbus' AIMS03-01-055. 5028 ni daraja iliyoboreshwa ya 5024, inayofaa kwa kulehemu kwa laser na kulehemu kwa msuguano. Inaweza kufikia mchakato wa kuunda utambazaji wa paneli za ukuta muhimu za hyperbolic, ambayo ni sugu ya kutu na haihitaji mipako ya alumini. Ikilinganishwa na aloi ya 2524, muundo wa jumla wa paneli za ukuta wa fuselage unaweza kufikia upunguzaji wa uzito wa kimuundo wa 5%. Karatasi ya aloi ya alumini ya scandium AA5024-H116 inayozalishwa na Kampuni ya Aili Aluminium imetumiwa kutengeneza fuselage ya ndege na vipengele vya miundo ya vyombo vya anga. Unene wa kawaida wa karatasi ya aloi ya AA5024-H116 ni 1.6mm hadi 8.0mm, na kwa sababu ya msongamano wake wa chini, mali ya wastani ya mitambo, upinzani wa juu wa kutu, na kupotoka kali kwa mwelekeo, inaweza kuchukua nafasi ya aloi ya 2524 kama nyenzo ya ngozi ya fuselage. Kwa sasa, laha ya aloi ya AA5024-H116 imeidhinishwa na Airbus AIMS03-04-055. Mnamo Desemba 2018, Wizara ya Viwanda na Teknolojia ya Habari ya China ilitoa "Orodha Elekezi ya Kundi la Kwanza la Maonyesho ya Utumiaji wa Sekondari ya Nyenzo Muhimu (Toleo la 2018)", ambayo ilijumuisha "oksidi ya scadium ya hali ya juu" katika orodha ya ukuzaji wa tasnia mpya ya vifaa. Mnamo mwaka wa 2019, Wizara ya Viwanda na Teknolojia ya Habari ya China ilitoa "Orodha Elekezi ya Kundi la Kwanza la Maombi ya Maonyesho ya Nyenzo Muhimu Mpya (Toleo la 2019)", iliyojumuisha "Sc iliyo na vifaa vya usindikaji wa aloi ya alumini na waya za kulehemu za Al Si Sc" katika orodha ya ukuzaji wa tasnia mpya ya vifaa. Kikundi cha Alumini cha China cha Aloi ya Mwanga wa Kaskazini-mashariki kimetengeneza aloi ya mfululizo wa 5B70 ya Al Mg Sc Zr iliyo na scandium na zirconium. Ikilinganishwa na aloi ya jadi ya Al Mg 5083 bila scandium na zirconium, mavuno yake na nguvu ya mvutano imeongezeka kwa zaidi ya 30%. Zaidi ya hayo, aloi ya Al Mg Sc Zr inaweza kudumisha upinzani wa kutu kulinganishwa na aloi ya 5083. Kwa sasa, makampuni kuu ya ndani na daraja la viwandaaloi ya scandium ya aluminiuwezo wa uzalishaji ni Northeast Mwanga Aloi Kampuni na Kusini Magharibi Alumini Viwanda. Karatasi kubwa ya aloi ya 5B70 ya alumini ya scandium iliyotengenezwa na Northeast Light Alloy Co., Ltd. inaweza kusambaza sahani kubwa za aloi ya alumini yenye unene wa juu wa 70mm na upana wa juu wa 3500mm; Bidhaa za karatasi nyembamba na bidhaa za wasifu zinaweza kubinafsishwa kwa uzalishaji, na unene wa anuwai ya 2mm hadi 6mm na upana wa juu wa 1500mm. Alumini ya Kusini-magharibi imetengeneza nyenzo za 5K40 kwa kujitegemea na imefanya maendeleo makubwa katika maendeleo ya sahani nyembamba. Aloi ya Al Zn Mg ni aloi ya ugumu wa wakati na nguvu ya juu, utendakazi mzuri wa usindikaji, na utendakazi bora wa kulehemu. Ni nyenzo muhimu na muhimu ya kimuundo katika magari ya sasa ya usafirishaji kama vile ndege. Juu ya msingi wa nguvu za kati weldable AlZn Mg, kuongeza scandium na zirconium aloi mambo inaweza kuunda nanoparticles ndogo na kutawanywa Al3 (Sc, Zr) katika microstructure, kwa kiasi kikubwa kuboresha mali mitambo na mkazo upinzani kutu ya aloi. Kituo cha Utafiti cha Langley cha NASA kimetengeneza aloi ya ternary aluminium scandium yenye daraja la C557, ambayo iko tayari kutumika katika misheni ya mfano. Nguvu tuli, uenezi wa nyufa, na ugumu wa kuvunjika kwa aloi hii kwenye joto la chini (-200 ℃), halijoto ya kawaida, na halijoto ya juu (107 ℃) zote ni sawa au bora kuliko zile za aloi 2524. Chuo Kikuu cha Northwestern nchini Marekani kimetengeneza aloi ya AlZn Mg Sc mfululizo 7000 yenye nguvu ya juu zaidi ya aloi ya alumini, yenye nguvu ya mkazo ya hadi 680MPa. Mchoro wa maendeleo ya pamoja kati ya aloi ya skandimu ya alumini yenye nguvu ya wastani na nguvu ya juu kabisa ya Al Zn Mg Sc imeundwa. Aloi ya Al Zn Mg Cu Sc ni aloi ya alumini yenye nguvu ya juu na nguvu ya mkazo inayozidi MPa 800. Kwa sasa, muundo wa majina na vigezo vya msingi vya utendaji wa darasa kuu laaloi ya scandium ya aluminizimefupishwa kama ifuatavyo, kama inavyoonyeshwa katika Jedwali la 1 na 2.
Jedwali 1 | Muundo wa Jina wa Aloi ya Alumini ya Scandium
Jedwali 2 | Muundo wa Miundo Midogo na Mvutano wa Aloi ya Aluminium Scandium
Matarajio ya maombi ya aloi ya scandium ya alumini
Nguvu za juu za Al Zn Mg Cu Sc na Al CuLi Sc aloi zimetumika kwa vipengele vya miundo ya kubeba mzigo, ikiwa ni pamoja na ndege za Kirusi za MiG-21 na MiG-29 za kivita. Dashibodi ya chombo cha anga za juu cha Urusi “Mars-1″ imetengenezwa kwa aloi ya skandiamu ya aluminium 1570, ikiwa na jumla ya kupunguza uzito wa asilimia 20. Vipengele vya kubeba mzigo vya moduli ya chombo cha chombo cha Mars-96 vimeundwa na aloi ya aluminium ya 1970 iliyo na scandium, kupunguza uzito wa chombo cha moduli ya "Clean 5" katika mpango wa "Clean 20" na 10 "EU" 10%. Mradi wa Route”, Airbus ilifanya usanifu jumuishi wa mlango wa kushikilia mizigo, utafiti na maendeleo, utengenezaji, na majaribio ya safari za ndege za A321 kulingana na daraja la mrithi AA5028-H116 alumini ya aloi ya scandium scandium 5024. Aloi za skandio za alumini zinazowakilishwa na AA5028 za kulehemu zilionyesha utendakazi bora wa uchomeleaji na uchomeleaji. kulehemu kwa laser ili kufikia uunganisho wa kuaminika wa vifaa vya aloi ya alumini Utekelezaji wa taratibu wa "kulehemu badala ya riveting" katika miundo ya sahani nyembamba iliyoimarishwa sio tu kudumisha uthabiti wa vifaa vya ndege na uadilifu wa miundo, kufikia utengenezaji wa ufanisi na wa gharama nafuu, lakini pia ina kupunguza uzito na kuziba athari za Utafiti wa Aluminium 5B imevunja teknolojia ya kuzunguka kwa nguvu kwa vipengele vya unene wa ukuta, udhibiti wa upinzani wa kutu na kulinganisha nguvu, na udhibiti wa mkazo wa mabaki ya kulehemu Imetayarisha waya wa kulehemu wa aloi ya alumini, na mgawo wa nguvu wa msuguano wa kulehemu kwa sahani nene kwenye aloi inaweza kufikia 0.92, Chuo Kikuu cha Kati cha majaribio na teknolojia ya juu ya Uchina 5B70, iliyoboreshwa na kusisitiza mpango wa uteuzi wa nyenzo za kimuundo kwa 5A06, na wameanza kutumia aloi ya 5B70 kwa muundo mkuu wa paneli za ukuta zilizoimarishwa za cabin iliyofungwa ya kituo cha anga na kibanda cha kurudi Jopo la jumla la ukuta wa muundo wa sahani iliyoshinikizwa na ngozi imeundwa na upatanishi wa uimarishaji wa juu wa ngozi. Wakati wa kuboresha ugumu na nguvu kwa ujumla, inapunguza idadi na ugumu wa vifaa vya kuunganisha, na hivyo kupunguza uzito wakati wa kudumisha utendaji wa juu, utumiaji wa nyenzo za 5B70 utaongezeka polepole na kuzidi kiwango cha chini cha usambazaji, ambayo itasaidia kuhakikisha uzalishaji unaoendelea na malighafi iliyotajwa hapo awali aloi zimeboreshwa kwa njia ya aloi ya scandium, bei ya juu na uhaba wa scandium hupunguza matumizi ya aloi za skandiamu ya alumini Ikilinganishwa na vifaa vya aloi ya aluminium kama vile Al Cu, Al Zn, Al ZnMg, scandium iliyo na vifaa vya aloi ya aluminium ina sifa nzuri za kina za mitambo, upinzani wa kutu ambayo huifanya kuwa na sifa kuu za usindikaji, na sifa kuu za usindikaji. nyanja za viwanda kama vile anga ya anga. Kwa kuongezeka kwa kina kwa utafiti juu ya teknolojia ya ugavi na ulinganishaji wa mnyororo wa viwandani, sababu za bei na gharama ambazo huzuia matumizi makubwa ya viwandani ya aloi za alumini za scandium zitaboresha hatua kwa hatua. uwanja wa utengenezaji wa vifaa vya anga.
Muda wa kutuma: Oct-29-2024