Minangka paduan cahya sing penting kanggo peralatan transportasi penerbangan, sifat mekanik makroskopik saka paduan aluminium raket banget karo struktur mikro. Kanthi ngganti unsur paduan utama ing struktur paduan aluminium, struktur mikro paduan aluminium bisa diowahi, lan sifat mekanik makroskopik lan sifat liyane (kayata ketahanan karat lan kinerja welding) materi bisa ditingkatake kanthi signifikan. Nganti saiki, microalloying wis dadi strategi pangembangan teknologi sing paling njanjeni kanggo ngoptimalake struktur mikro saka wesi aluminium lan nambah sifat komprehensif bahan aloi aluminium.Skandium(Sc) minangka penambah unsur microalloying paling efektif sing dikenal kanggo wesi aluminium. Kelarutan skandium ing matriks aluminium kurang saka 0,35 wt.%, Nambahake jumlah tilak saka unsur skandium menyang wesi aluminium kanthi efektif bisa nambah mikrostruktur, kanthi komprehensif nambah kekuatan, kekerasan, plastisitas, stabilitas termal, lan tahan korosi. Scandium duweni macem-macem efek fisik ing paduan aluminium, kalebu penguatan solusi padat, penguatan partikel, lan nyegah rekristalisasi. Artikel iki bakal ngenalake pangembangan sejarah, kemajuan paling anyar, lan aplikasi potensial saka skandium sing ngemot paduan aluminium ing bidang manufaktur peralatan penerbangan.
Riset lan Pangembangan Aluminium Scandium Alloy
Penambahan skandium minangka unsur paduan kanggo paduan aluminium bisa ditelusuri ing taun 1960-an. Ing wektu iku, umume karya ditindakake ing sistem paduan Al Sc biner lan AlMg Sc terner. Ing taun 1970-an, Baykov Institute of Metallurgy and Materials Science saka Akademi Ilmu Pengetahuan Soviet lan All Russian Institute of Light Alloy Research nindakake studi sistematis babagan wangun lan mekanisme skandium ing paduan aluminium. Sawise meh patang puluh taun gaweyan, 14 gelar saka wesi skandium aluminium wis dikembangaké ing telung seri utama (Al Mg Sc, Al Li Sc, Al Zn Mg Sc). Kelarutan atom skandium ing aluminium kurang, lan kanthi nggunakake proses perawatan panas sing cocog, precipitates nano Al3Sc kanthi kapadhetan dhuwur bisa diencerake. Fase udan iki meh bunder, kanthi partikel cilik lan distribusi sing kasebar, lan nduweni hubungan koheren sing apik karo matriks aluminium, sing bisa ningkatake kekuatan suhu kamar saka wesi aluminium. Kajaba iku, precipitates nano Al3Sc duwe stabilitas termal sing apik lan resistensi kasar ing suhu dhuwur (ing 400 ℃), sing migunani banget kanggo tahan panas sing kuat saka campuran kasebut. Ing wesi skandium aluminium digawe Rusia, paduan 1570 wis narik kawigaten amarga kekuatan sing paling dhuwur lan aplikasi sing paling akeh. Paduan iki nampilake kinerja sing apik banget ing kisaran suhu kerja -196 ℃ nganti 70 ℃ lan nduweni superplasticity alam, sing bisa ngganti campuran aluminium LF6 buatan Rusia (aluminium magnesium alloy utamané kasusun saka aluminium, magnesium, tembaga, mangan, lan silikon) kanggo struktur welding beban ing medium oksigen cair, kanthi kinerja sing luwih apik. Kajaba iku, Rusia uga ngembangake paduan skandium magnesium seng aluminium, diwakili dening 1970, kanthi kekuatan materi luwih saka 500MPa.
Status Industrialisasi KabAluminium Skandium Alloy
Ing 2015, Uni Eropa ngrilis "Peta Jalan Metalurgi Eropa: Prospek Produsen lan Pangguna Akhir", ngusulake sinau babagan weldability aluminium.wesi magnesium skandium. Ing September 2020, Uni Eropa ngetokake dhaptar 29 sumber daya mineral utama, kalebu skandium. Paduan skandium magnesium aluminium 5024H116 sing dikembangake dening Ale Aluminium ing Jerman nduweni kekuatan medium nganti dhuwur lan toleransi karusakan sing dhuwur, dadi bahan sing apik banget kanggo kulit fuselage. Bisa digunakake kanggo ngganti paduan aluminium seri 2xxx tradisional lan wis kalebu ing buku pengadaan bahan Airbus AIMS03-01-055. 5028 minangka kelas sing luwih apik saka 5024, cocok kanggo welding laser lan welding gesekan. Bisa entuk proses creep mbentuk panel tembok integral hiperbolik, sing tahan karat lan ora mbutuhake lapisan aluminium. Dibandhingake karo alloy 2524, struktur panel tembok sakabèhé saka fuselage bisa nyuda bobot struktural 5%. Lembar paduan aluminium scandium AA5024-H116 sing diprodhuksi dening Aili Aluminium Company wis digunakake kanggo nggawe fuselage pesawat lan komponen struktur pesawat ruang angkasa. Kekandelan khas saka sheet alloy AA5024-H116 yaiku 1.6mm nganti 8.0mm, lan amarga kapadhetan sing kurang, sifat mekanik moderat, resistensi karat sing dhuwur, lan panyimpangan dimensi sing ketat, bisa ngganti 2524 alloy minangka bahan kulit fuselage. Saiki, lembaran paduan AA5024-H116 wis disertifikasi dening Airbus AIMS03-04-055. Ing Desember 2018, Kamentrian Perindustrian lan Teknologi Informasi China ngrilis "Katalog Panuntun kanggo Demonstrasi Aplikasi Secondary Batch Pertama Bahan Anyar Kunci (2018 Edition)", sing kalebu "skandium oksida kemurnian dhuwur" ing katalog pangembangan industri bahan anyar. Ing taun 2019, Kamentrian Perindustrian lan Teknologi Informasi China ngrilis "Katalog Panuntun kanggo Aplikasi Demonstrasi Batch Pertama Bahan Anyar Kunci (Edisi 2019)", sing kalebu "Sc sing ngemot bahan pangolahan paduan aluminium lan kabel las Al Si Sc" ing katalog pangembangan industri bahan anyar. China Aluminium Group Northeast Light Alloy wis ngembangake paduan Al Mg Sc Zr seri 5B70 sing ngemot skandium lan zirkonium. Dibandhingake karo Al Mg seri tradisional 5083 alloy tanpa scandium lan zirconium, ngasilaken lan kekuatan tensile wis tambah dening luwih saka 30%. Kajaba iku, paduan Al Mg Sc Zr bisa njaga ketahanan korosi sing padha karo paduan 5083. Saiki, perusahaan domestik utama kanthi kelas industripaduan aluminium scandiumkapasitas produksi sing Northeast Light Alloy Company lan Southwest Aluminium Industry. Lembar paduan aluminium scandium 5B70 ukuran gedhe sing dikembangake dening Northeast Light Alloy Co., Ltd. bisa nyuplai piring kandel paduan aluminium gedhe kanthi kekandelan maksimal 70mm lan jembar maksimal 3500mm; Produk lembaran tipis lan produk profil bisa disesuaikan kanggo produksi, kanthi kisaran kekandelan 2mm nganti 6mm lan jembar maksimal 1500mm. Southwest Aluminium wis independen ngembangaken materi 5K40 lan nggawe kemajuan pinunjul ing pangembangan piring tipis. Al Zn Mg alloy iku wektu hardening alloy karo kekuatan dhuwur, kinerja Processing apik, lan kinerja welding banget. Iki minangka bahan struktural sing penting lan penting ing kendharaan transportasi saiki kayata pesawat. Ing basis saka kekuatan medium weldable AlZn Mg, nambah skandium lan zirconium unsur alloy bisa mbentuk cilik lan buyar Al3 (Sc, Zr) nanopartikel ing microstructure, Ngartekno Ngapikake mechanical lan kaku resistance karat saka alloy. Pusat Riset Langley NASA wis ngembangake paduan skandium aluminium terner kanthi kelas C557, sing siap ditrapake ing misi model. Kekuwatan statis, panyebaran retak, lan ketangguhan patahan saka paduan iki ing suhu kurang (-200 ℃), suhu kamar, lan suhu dhuwur (107 ℃) kabeh padha utawa luwih apik tinimbang paduan 2524. Universitas Northwestern ing Amerika Serikat wis ngembangake AlZn Mg Sc alloy 7000 seri ultra-high strength aluminium alloy, kanthi kekuatan tensile nganti 680MPa. Pola pangembangan gabungan antarane paduan skandium aluminium kekuatan dhuwur medium lan kekuatan ultra-dhuwur Al Zn Mg Sc wis dibentuk. Al Zn Mg Cu Sc alloy minangka paduan aluminium kekuatan dhuwur kanthi kekuatan tarik ngluwihi 800 MPa. Saiki, komposisi nominal lan paramèter kinerja dhasar saka gelar utamapaduan aluminium scandiumdiringkes kaya ing ngisor iki, kaya sing ditampilake ing Tabel 1 lan 2.
Tabel 1 | Komposisi Nominal saka Aluminium Scandium Alloy
Tabel 2 | Struktur Mikro lan Sifat Tensile saka Aluminium Scandium Alloy
Prospek aplikasi saka aluminium skandium alloy
Al Zn Mg Cu Sc lan Al CuLi Sc kanthi kekuatan dhuwur wis ditrapake kanggo komponen struktur bantalan beban, kalebu jet tempur MiG-21 lan MiG-29 Rusia. Papan dashboard pesawat ruang angkasa Rusia "Mars-1" digawe saka 1570 aluminium skandium alloy, kanthi bobot total 20%. Komponen beban beban modul instrumen pesawat ruang angkasa Mars-96 digawe saka paduan aluminium 1970 sing ngemot skandium, nyuda bobot modul instrumen kanthi 10%. Desain lawang kargo, riset lan pangembangan, manufaktur, lan penerbangan uji instalasi kanggo pesawat A321 adhedhasar paduan skandium aluminium kelas penerus AA5028-H116 saka paduan skandium aluminium 5024 sing diwakili dening AA5028 nduduhake kinerja pengelasan lan pengelasan sing luwih maju kayata welding welding sing bisa dipercaya saka "welding tinimbang riveting" ing pesawat dikiataken struktur piring lancip ora mung njogo konsistensi bahan pesawat lan integritas struktural, entuk efisien lan murah Manufaktur, nanging uga wis abang bobot lan efek sealing. kaku ampas welding wis nyiapake aluminium scandium alloy welding kabel, lan koefisien kekuatan gabungan saka gesekan nglakoake welding kanggo piring nglukis ing alloy bisa tekan 0,92 China Academy of Space Technology, Central South University, lan liyane wis conducted testing kinerja mechanical ekstensif lan proses nyobi ing materi 5B70, upgrade lan iterasi saka bahan aluminium 5A06, lan pilihan struktural kanggo 5A06. struktur utama panel tembok sakabèhé dikiataken saka kabin disegel lan bali kabin sakabèhé panel tembok saka struktur piring kabin pressurized dirancang karo kombinasi saka kulit lan tulang rusuk, entuk integrasi struktural lan optimasi bobot sakabèhé, iku nyuda bobot sakabèhé lan nambah kerumitan ing 5B70 material engineering, panggunaan bahan 5B70 mboko sithik bakal nambah lan ngluwihi ambang pasokan minimal, sing bakal mbantu njamin produksi terus-terusan lan kualitas bahan baku sing stabil, lan kanthi signifikan nyuda rega bahan mentah Kaya sing wis kasebut sadurunge, sanajan akeh sifat paduan aluminium wis ditingkatake liwat skandium microalloying, rega dhuwur lan kekurangan saka skandium Al, bahan aluminium kayata Al, aloi aluminium ZnMg, skandium sing ngemot bahan paduan aluminium nduweni sifat mekanik sing komprehensif, tahan korosi, lan karakteristik pangolahan sing apik, sing ndadekake prospek aplikasi sing wiyar ing manufaktur komponen struktural utama ing bidang industri kayata aerospace Kanthi pendalaman terus-terusan babagan teknologi microalloying scandium lan perbaikan rantai pasokan lan pencocokan rantai industri, rega lan faktor biaya sing mbatesi paduan aluminium sing apik sifat, resistance karat, lan karakteristik Processing banget saka wesi skandium aluminium nggawe padha duwe kaluwihan abang bobot struktural cetha lan potensial aplikasi sudhut ing lapangan Manufaktur peralatan aviation.
Wektu kirim: Oct-29-2024