یک آلیاژ آلومینیوم با کارایی بالا: آلیاژ Al-Sc

یک آلیاژ آلومینیوم با کارایی بالا: آلیاژ Al-Sc

آلیاژ Al-Sc نوعی آلیاژ آلومینیوم با عملکرد بالا است. روش‌های مختلفی برای بهبود عملکرد آلیاژ آلومینیوم وجود دارد که در میان آنها، تقویت و چقرمگی میکروآلیاژ، زمینه اصلی تحقیقات آلیاژ آلومینیوم با عملکرد بالا در 20 سال اخیر است.

نقطه ذوب اسکاندیم ۱۵۴۱ درجه سانتیگراد و نقطه ذوب آلومینیوم ۶۶۰ درجه سانتیگراد است، بنابراین اسکاندیم باید به شکل آلیاژ اصلی به آلیاژ آلومینیوم اضافه شود که ماده اولیه اصلی برای تهیه آلیاژ آلومینیوم حاوی اسکاندیم است. روش‌های مختلفی برای تهیه آلیاژهای اصلی وجود دارد، مانند روش دوپینگ، فلوراید اسکاندیم، روش احیای حرارتی فلز اکسید اسکاندیم، روش الکترولیز نمک مذاب و غیره.

روش دوپینگ، افزودن مستقیم اسکاندیم فلزی به آلیاژ آلومینیوم است که گران‌قیمت، دارای تلفات ناشی از سوختن در فرآیند ذوب و هزینه بالای آلیاژ مادر است.

هیدروژن فلوراید سمی در تهیه اسکاندیم فلوراید با روش احیای حرارتی فلز اسکاندیم فلوراید استفاده می‌شود که دارای تجهیزات پیچیده و دمای احیای حرارتی فلز بالایی است.

میزان بازیابی اسکاندیم با کاهش حرارتی فلز اکسید اسکاندیم تنها 80٪ است؛

دستگاه الکترولیز نمک مذاب پیچیده است و نرخ تبدیل آن بالا نیست.

پس از مقایسه و انتخاب، مناسب‌تر است که آلیاژ اصلی Al-Sc با استفاده از روش احیای حرارتی Al-Mg نمک مذاب ScCl2 تهیه شود.

موارد استفاده:

افزودن مقدار ناچیزی اسکاندیم به آلیاژ آلومینیوم می‌تواند باعث ریز شدن دانه‌ها و افزایش دمای تبلور مجدد تا ۲۵۰ شود.℃حدود ۲۸۰℃این یک ریزکننده دانه قدرتمند و یک مهارکننده مؤثر تبلور مجدد برای آلیاژ آلومینیوم است که تأثیر آشکاری بر ...ساختار و خواص آلیاژ را بهبود می‌بخشد و استحکام، سختی، جوش‌پذیری و مقاومت در برابر خوردگی آن را تا حد زیادی بهبود می‌بخشد.

اسکاندیم اثر تقویت‌کنندگی پراکندگی خوبی روی آلومینیوم دارد و ساختار پایدار و غیر تبلور مجدد را در عملیات گرم‌کاری یا آنیل حفظ می‌کند. برخی از آلیاژها، ورق‌های نورد سرد با تغییر شکل زیاد هستند که حتی پس از آنیل نیز این ساختار را حفظ می‌کنند. مهار اسکاندیم در تبلور مجدد می‌تواند ساختار تبلور مجدد را در منطقه تحت تأثیر حرارت جوش از بین ببرد. ساختار زیردانه ماتریس می‌تواند مستقیماً به ساختار ریخته‌گری جوش منتقل شود که باعث می‌شود اتصال جوش داده شده از آلیاژ آلومینیوم حاوی اسکاندیم از استحکام و مقاومت در برابر خوردگی بالایی برخوردار باشد.

اثر اسکاندیم بر مقاومت به خوردگی آلیاژ آلومینیوم نیز به دلیل ریز شدن دانه‌ها و مهار فرآیند تبلور مجدد است.

افزودن اسکاندیم همچنین می‌تواند باعث شود آلیاژ آلومینیوم از خاصیت ابرپلاستیکی خوبی برخوردار باشد و افزایش طول آلیاژ آلومینیوم با 0.5٪ اسکاندیم پس از عملیات ابرپلاستیک می‌تواند به 1100٪ برسد.

بنابراین، انتظار می‌رود آلیاژ Al-Sc به نسل جدیدی از مواد سازه‌ای سبک برای صنایع هوافضا، هوانوردی و کشتی تبدیل شود که عمدتاً برای جوشکاری قطعات سازه‌ای باربر هوافضا، هوانوردی و کشتی، لوله‌های آلیاژ آلومینیوم برای محیط‌های خورنده قلیایی، مخازن نفت راه‌آهن، قطعات سازه‌ای کلیدی قطارهای پرسرعت و غیره استفاده می‌شوند.

چشم‌انداز کاربرد:

آلیاژ آلومینیوم حاوی اسکاندیم، چشم‌انداز کاربرد گسترده‌ای در بخش‌های پیشرفته مانند کشتی‌سازی، صنعت هوافضا، موشک و راکت، انرژی هسته‌ای و غیره دارد. با افزودن مقادیر ناچیز اسکاندیم، امید است که مجموعه‌ای از مواد آلیاژ آلومینیوم با عملکرد بالا و نسل جدید بر اساس آلیاژ آلومینیوم موجود، مانند آلیاژ آلومینیوم با استحکام و چقرمگی بسیار بالا، آلیاژ آلومینیوم مقاوم در برابر خوردگی با استحکام بالا، آلیاژ آلومینیوم مقاوم در برابر تابش نوترون با استحکام بالا و غیره، توسعه یابد. این آلیاژها به دلیل خواص جامع عالی خود، چشم‌انداز کاربردی بسیار جذابی در صنایع هوافضا، انرژی هسته‌ای و کشتی‌سازی خواهند داشت و همچنین می‌توانند در وسایل نقلیه سبک و قطارهای پرسرعت مورد استفاده قرار گیرند. بنابراین، آلیاژ آلومینیوم حاوی اسکاندیم پس از آلیاژ AlLi به یکی دیگر از جذاب‌ترین و رقابتی‌ترین مواد ساختاری آلیاژ آلومینیوم با عملکرد بالا تبدیل شده است. چین سرشار از منابع اسکاندیم است و پایه و اساس خاصی برای تحقیقات اسکاندیم و تولید صنعتی دارد که هنوز صادرکننده اصلی اکسید اسکاندیم است. توسعه مواد آلیاژ آلومینیوم برای ساخت و سازهای پیشرفته و دفاع ملی در چین از اهمیت دوران‌سازی برخوردار است و می‌تواند AlSc را به طور کامل به مزایای منابع اسکاندیم در چین تبدیل کند و توسعه صنعت اسکاندیم و اقتصاد ملی در چین را ارتقا دهد.