Si një aliazh i lehtë që është thelbësor për pajisjet e transportit të aviacionit, vetitë mekanike makroskopike të aliazhit të aluminit janë të lidhura ngushtë me mikrostrukturën e saj. Duke ndryshuar elementët kryesorë të lidhjes në strukturën e aliazhit të aluminit, mikrostruktura e aliazhit të aluminit mund të ndryshohet, dhe vetitë mekanike makroskopike dhe vetitë e tjera (të tilla si rezistenca ndaj korrozionit dhe performanca e saldimit) të materialit mund të përmirësohen në mënyrë të konsiderueshme. Deri më tani, mikroalloying është bërë strategjia më premtuese e zhvillimit teknologjik për optimizimin e mikrostrukturës së lidhjeve të aluminit dhe përmirësimin e vetive gjithëpërfshirëse të materialeve të aliazhit të aluminit.Skandium(SC) është përmirësuesi më i efektshëm i elementit mikroalloying i njohur për lidhjet e aluminit. Tretësira e skandiumit në matricën e aluminit është më pak se 0.35 wt.%, Duke shtuar sasi gjurmë të elementit skandium në lidhjet e aluminit mund të përmirësojnë në mënyrë efektive mikrostrukturën e tyre, të rrisin në mënyrë gjithëpërfshirëse forcën, ngurtësinë, plasticitetin, qëndrueshmërinë termike dhe rezistencën e korrozionit. Skandiumi ka efekte të shumta fizike në lidhjet e aluminit, duke përfshirë forcimin e zgjidhjes së ngurtë, forcimin e grimcave dhe frenimin e rikristalizimit. Ky artikull do të prezantojë zhvillimin historik, përparimin e fundit dhe aplikimet e mundshme të skandiumit që përmbajnë lidhjeve alumini në fushën e prodhimit të pajisjeve të aviacionit.
Hulumtimi dhe zhvillimi i aliazhit të skanimit të aluminit
Shtimi i skandiumit si një element aliazh në lidhjet e aluminit mund të gjurmohet në vitet 1960. Në atë kohë, shumica e punës u krye në sistemet binare të almg almg sc. Në vitet 1970, Instituti i Metalurgjisë dhe Materialeve Baykov i Akademisë së Shkencave Sovjetike dhe Instituti Rus i Kërkimit të Aliazhit të Dritës kreu një studim sistematik mbi formën dhe mekanizmin e skandiumit në lidhjet e aluminit. Pas gati dyzet vjet përpjekje, 14 klasa të lidhjeve të skanimit të aluminit janë zhvilluar në tre seri kryesore (AL MG SC, Al Li SC, Al Zn Mg SC). Tretësira e atomeve të skandiumit në alumin është e ulët, dhe duke përdorur procese të përshtatshme për trajtimin e nxehtësisë, precipitat e nano me densitet të lartë Al3SC mund të precipitohen. Kjo fazë e reshjeve është gati sferike, me grimca të vogla dhe shpërndarje të shpërndarë, dhe ka një marrëdhënie të mirë koherente me matricën e aluminit, e cila mund të përmirësojë shumë forcën e temperaturës së dhomës së lidhjeve të aluminit. Përveç kësaj, nano precipitates Al3SC kanë stabilitet të mirë termik dhe rezistencë shtrënguese në temperatura të larta (brenda 400 ℃), e cila është jashtëzakonisht e dobishme për rezistencën e fortë të nxehtësisë së aliazhit. Në lidhjet e skanimit të aluminit të bërë nga rus, aliazh 1570 ka tërhequr shumë vëmendje për shkak të forcës së saj më të lartë dhe aplikimit më të gjerë. Kjo aliazh shfaq performancë të shkëlqyeshme në rangun e temperaturës së punës prej -196 ℃ deri në 70 ℃ dhe ka superplasticitet natyral, i cili mund të zëvendësojë aliazhin alumini të bërë nga rusja e bërë LF6 (një aliazh magnez alumini, i përbërë kryesisht nga alumini, me performancë të madhe, me magnez, të bakrit, mangan, dhe silikon të ngarkesës, të përbërë, me një performancë të madhe, me të vërtetë, me performancë të madhe të përmirësuar. Përveç kësaj, Rusia ka zhvilluar gjithashtu aliazh të skanisë së magnezit të zinkut të aluminit, të përfaqësuar nga viti 1970, me një forcë materiale mbi 500MPa.
Statusi i industrializimit tëAliazh skandium alumini
Në vitin 2015, Bashkimi Evropian lëshoi "Udhëzimin Evropian Metalurgjik: Prospektet për prodhuesit dhe përdoruesit fundorë", duke propozuar të studiojnë saldimin e aluminitaliazh skandiumi i magnezit. Në Shtator 2020, Bashkimi Evropian lëshoi një listë me 29 burime kryesore minerale, përfshirë Scandium. Aliazh i skanesëve të magnezit të aluminit 5024H116 të zhvilluar nga Ale Alumini në Gjermani ka një forcë të mesme dhe të lartë dhe tolerancë ndaj dëmeve, duke e bërë atë një material shumë premtues për lëkurën e gypave. Mund të përdoret për të zëvendësuar lidhjet tradicionale të aluminit të serive 2xxx dhe është përfshirë në Librin e Prokurimit të Materialeve të Airbus 'AIMS03-01-055. 5028 është një notë e përmirësuar prej 5024, e përshtatshme për saldimin me lazer dhe saldimin e trazimit të fërkimit. Mund të arrijë procesin e formimit të zvarritjes së paneleve të murit integral hiperbolik, i cili është rezistent ndaj korrozionit dhe nuk kërkon veshje alumini. Krahasuar me 2524 aliazh, struktura e përgjithshme e panelit të murit të gypit mund të arrijë një ulje strukturore të peshës 5%. Fleta e aliazhit të aluminit AA5024-H116 të aluminit të prodhuar nga AILI Alumini Company është përdorur për të prodhuar komponentë strukturorë të gypave të avionëve dhe anijes. Trashësia tipike e fletës së aliazhit AA5024-H116 është 1.6 mm deri 8.0 mm, dhe për shkak të densitetit të tij të ulët, vetive mekanike të moderuara, rezistencës së lartë të korrozionit dhe devijimit të rreptë dimensionale, ai mund të zëvendësojë 2524 aliazhin si materialin e lëkurës së gypit. Aktualisht, fleta e aliazhit AA5024-H116 është çertifikuar nga Airbus AIMS03-04-055. Në Dhjetor 2018, Ministria e Industrisë dhe Teknologjisë së Informacionit të Kinës lëshoi "Katalogun Udhëzues për grupin e parë të demonstrimeve të aplikimit sekondar të Materialeve të Re (Edicioni 2018)", i cili përfshinte "Oksidin e Scandium me pastërti të lartë" në katalogun e zhvillimit të industrisë së re të materialeve. Në vitin 2019, Ministria e Industrisë dhe Teknologjisë së Informacionit të Kinës lëshoi "Katalogun udhëzues për grupin e parë të aplikacioneve demonstruese të materialeve kryesore të reja (Edicioni 2019)", i cili përfshinte "SC që përmban materiale të përpunimit të aliazhit të aluminit dhe telat e saldimit AL SC" në katalogun e zhvillimit të industrisë së re të materialeve. GRUPI KINA ALUMINUM ALLOY NORTHEAST Drita ka zhvilluar një aliazh Al Mg SC Zr Series 5B70 që përmban skandium dhe zirkoni. Krahasuar me aliazhin tradicional AL MG Series 5083 pa skandium dhe zirkon, rendimenti i tij dhe forca elastike janë rritur me më shumë se 30%. Për më tepër, aliazh AL MG SC ZR mund të ruajë rezistencë të krahasueshme të korrozionit ndaj aliazhit 5083. Aktualisht, ndërmarrjet kryesore vendase me gradën industrialealiazh skandium aluminiKapaciteti i prodhimit janë ndërmarrja e aliazhit të dritës verilindore dhe industria e aluminit jugperëndimor. Fleta e aliazhit të aluminit me madhësi të madhe 5B70 të aluminit të zhvilluar nga Aliazh Light Alloy Co, Ltd mund të furnizojë pllaka të mëdha aliazh alumini me një trashësi maksimale prej 70 mm dhe një gjerësi maksimale prej 3500 mm; Produktet e hollë të fletëve dhe produktet e profilit mund të personalizohen për prodhim, me një gamë trashësie prej 2 mm deri në 6 mm dhe një gjerësi maksimale prej 1500 mm. Alumini Jugperëndimor ka zhvilluar në mënyrë të pavarur materiale 5K40 dhe ka bërë përparim të rëndësishëm në zhvillimin e pllakave të hollë. Aliazh Al Zn Mg është një aliazh i forcimit të kohës me forcë të lartë, performancë të mirë të përpunimit dhe performancë të shkëlqyeshme të saldimit. Isshtë një material strukturor i domosdoshëm dhe i rëndësishëm në automjetet aktuale të transportit siç janë aeroplanët. Në bazë të ALZN Mg të saldimit të forcës së mesme, shtimi i elementeve të aliazhit të skandiumit dhe zirkonit mund të formojnë nanopartikuj të vegjël dhe të shpërndarë AL3 (SC, ZR) në mikrostrukturë, duke përmirësuar ndjeshëm vetitë mekanike dhe rezistencën ndaj korrozionit të stresit të aliazhit. Qendra Kërkimore Langley e NASA ka zhvilluar një aliazh trevjeçar të aluminit me shkallën C557, e cila është e gatshme të aplikohet në misionet e modelit. Forca statike, përhapja e plasaritjes dhe ashpërsia e frakturës së kësaj aliazh në temperaturë të ulët (-200 ℃), temperaturën e dhomës dhe temperaturën e lartë (107 ℃) janë të gjitha të barabarta ose më të mira se ato të 2524 aliazh. Universiteti Northwestern në Shtetet e Bashkuara ka zhvilluar aliazh alumini ALZN MG SC aliazh 7000 Seria Ultra-High Series, me një forcë tërheqëse deri në 680MPA. Ashtë formuar një model i zhvillimit të përbashkët midis aliazhit të skanimit të aluminit me forcë të mesme dhe forcës ultra të lartë al Zn Mg SC. Aliazh Al Zn Mg Cu SC është një aliazh alumini me forcë të lartë me një forcë tërheqëse që tejkalon 800 MPa. Aktualisht, përbërja nominale dhe parametrat themelorë të performancës së klasave kryesore tëaliazh skandium aluminijanë përmbledhur si më poshtë, siç tregohet në Tabelat 1 dhe 2.
Tabela 1 | Përbërja nominale e aliazhit të skanimit të aluminit
Tabela 2 | Mikrostruktura dhe vetitë elastike të aliazhit të skanimit të aluminit
Perspektivat e aplikimit të aliazhit të skanimit të aluminit
Aliazhet me forcë të lartë Al Zn Mg Cu SC dhe Al Culi SC janë aplikuar për komponentët strukturorë që mbajnë ngarkesë, përfshirë avionët luftarakë rusë MiG-21 dhe MiG-29. Paneli i anijes ruse "Mars-1" është bërë nga 1570 aliazh skandium alumini, me një ulje totale të peshës prej 20%. Komponentët që mbajnë ngarkesën e modulit të instrumenteve të anijes MARS-96 janë bërë nga aliazh alumini i vitit 1970 që përmban skandium, duke zvogëluar peshën e modulit të instrumenteve me 10%. Në programin "Qielli i Pastër" dhe projekti "Rruga e Fluturimit 2050 të BE-së, Airbus kreu ngarkesat e integruara të ngarkesave të integruara, hulumtim dhe zhvillim të dyerve, prodhim dhe teste të instalimit për aeroplanët A321 bazuar në aliazhin e aluminit të aluminit të klasës së pasardhësit AA5028-H116 të aluminit të aluminit. Lidhjet e skanimit të aluminit të përfaqësuar nga AA5028 demonstruan performancë të shkëlqyeshme të përpunimit dhe saldimit. Përdorimi i teknikave të avancuara të saldimit të tilla si saldimi i trazimit të fërkimit dhe saldimi me lazer për të arritur një lidhje të besueshme të skandiumit që përmbajnë materiale aliazh alumini. Zbatimi gradual i "saldimit në vend të riveting" në strukturat e pllakave të holla të përforcuara jo vetëm që ruan konsistencën e materialeve të avionëve dhe integritetit strukturor, duke arritur prodhim efikas dhe me kosto të ulët, por gjithashtu ka ulje të peshës dhe efekte vulosje. Hulumtimi i aplikimit të aliazhit të aluminit skandium 5B70 nga Instituti i Kërkimit të Materialeve Speciale të Hapësirës Ajrore të Kinës ka thyer teknologjitë e rrotullimit të fortë të përbërësve të trashësisë së murit të ndryshueshëm, kontrollin e rezistencës ndaj korrozionit dhe përputhjes së forcës, dhe kontrollin e stresit të mbetjeve të saldimit. Ajo ka përgatitur tela saldimi adaptiv të aliazhit të aluminit, dhe koeficienti i forcës së përbashkët të fërkimit të fërkimit të fërkimit për pllaka të trasha në aliazh mund të arrijë 0.92. Akademia e Teknologjisë së Hapësirës në Kinë, Universiteti Qendror i Jugut, dhe të tjerët kanë kryer testimin e gjerë të performancës mekanike dhe eksperimentet e procesit në materialin 5B70, të azhurnuar dhe përsëritur skemën strukturore të zgjedhjes së materialeve për 5A06, dhe kanë filluar të aplikojnë aliazhin e aluminit 5B70 në strukturën kryesore të paneleve të përgjithshme të paneleve të stacionit të stacionit hapësinor të Stacionit të Stacionit të Stacionit dhe Kthimit. Paneli i përgjithshëm i murit të kabinës së shtypur të strukturës së pllakës është projektuar me një kombinim të brinjëve të lëkurës dhe përforcimit, duke arritur integrim më të lartë strukturor dhe optimizim të peshës. Ndërsa përmirëson ngurtësinë dhe forcën e përgjithshme, ajo zvogëlon numrin dhe kompleksitetin e përbërësve lidhës, duke zvogëluar më tej peshën duke ruajtur performancën e lartë. Me promovimin e aplikimit të inxhinierisë së materialit 5B70, përdorimi i materialit 5B70 do të rritet gradualisht dhe tejkalon pragun minimal të furnizimit, i cili do të ndihmojë në sigurimin e prodhimit të vazhdueshëm dhe cilësinë e qëndrueshme të lëndëve të para, dhe do të zvogëlojë ndjeshëm çmimet e lëndëve të para. Siç u përmend më herët, megjithëse shumë veti të lidhjeve të aluminit janë përmirësuar përmes mikroalloying skandium, çmimi i lartë dhe mungesa e skanimit kufizojnë gamën e aplikimit të lidhjeve të skanimit të aluminit. Krahasuar me materialet e aliazhit të aluminit si Al Cu, Al Zn, Al Znmg, skandium që përmbajnë materiale aliazh alumini kanë veti të mira mekanike gjithëpërfshirëse, rezistencë ndaj korrozionit dhe karakteristika të shkëlqyera të përpunimit, të cilat i bëjnë ato të kenë perspektivë të gjerë të aplikimit në prodhimin e përbërësve kryesorë strukturorë në fushat industriale siç janë hapësira ajrore. Me thellimin e vazhdueshëm të hulumtimeve mbi teknologjinë e mikroalloying skandium dhe përmirësimin e përputhjes së zinxhirit të furnizimit dhe përputhjes së zinxhirit industrial, çmimi dhe faktorët e kostos që kufizojnë aplikimin industrial në shkallë të gjerë të lidhjeve të aluminit skandium gradualisht do të përmirësohen. Karakteristikat e mira mekanike gjithëpërfshirëse, rezistenca ndaj korrozionit dhe karakteristikat e shkëlqyera të përpunimit të lidhjeve të skanimit të aluminit i bëjnë ato të kenë avantazhe të qarta strukturore të uljes së peshës dhe potencial të gjerë aplikimi në fushën e prodhimit të pajisjeve të aviacionit.
Koha e postimit: Tet-29-2024