Ako ľahká zliatina, ktorá je rozhodujúca pre letecké prepravné zariadenia, makroskopické mechanické vlastnosti zliatiny hliníka úzko súvisia s jej mikroštruktúrou. Zmenou hlavných prvkov legovania v štruktúre zliatiny hliníka sa môže mikroštruktúra zliatiny hliníka zmeniť a makroskopické mechanické vlastnosti a iné vlastnosti (ako je napríklad odolnosť proti korózii a zváracia výkonnosť) materiálu sa môžu výrazne zlepšiť. Doteraz sa mikroalloying stal najsľubnejšou stratégiou technologického rozvoja na optimalizáciu mikroštruktúry zliatin hliníka a zlepšovanie komplexných vlastností materiálov zliatiny hliníka.Škrub(SC) je najúčinnejším zosilňovačom mikroalóznych prvkov známych pre zliatiny hliníka. Rozpustnosť škandia v hliníkovej matrici je menšia ako 0,35%hmotn. Scandium má viacnásobné fyzikálne účinky v zliatinách hliníka, vrátane posilňovania tuhých roztokov, posilňovania častíc a inhibície rekryštalizácie. Tento článok predstaví historický vývoj, najnovší pokrok a potenciálne aplikácie zo zliatiny hliníka obsahujúceho hliník v oblasti výroby leteckých zariadení.
Výskum a vývoj zliatiny hliníka
Pridanie škandia ako legúnneho prvku do zliatin hliníka sa dá vysledovať až do 60. rokov 20. storočia. V tom čase sa väčšina práce vykonala v binárnych systémoch Al SC a Ternárny Almg SC. V 70. rokoch 20. storočia Baykov Institute of Metalurgy and Materials Science of Sovietska akadémia vied a All Ruský inštitút výskumu ľahkého zliatiny vykonal systematickú štúdiu o forme a mechanizme škandia v zliatinách hliníka. Po takmer štyridsiatich rokoch úsilia sa v troch hlavných sériách vyvinulo 14 stupňov zliatiny hliníkového škandia (Al Mg SC, Al Li SC, Al Zn MG SC). Rozpustnosť atómov škandia v hliníku je nízka a použitím vhodných procesov tepelného spracovania je možné vyzrážať nano-hustotné nano-hustotné nano-hustoty. Táto zrážacia fáza je takmer sférická, s malými časticami a distribúciou distribúcie a má dobrý koherentný vzťah s hliníkovou matricou, ktorá môže výrazne zlepšiť pevnosť teploty miestnosti hliníkových zliatin. Okrem toho majú nano zrazeniny AL3SC dobrú tepelnú stabilitu a hrubý odpor pri vysokých teplotách (do 400 °), čo je mimoriadne prospešné pre silnú tepelnú odolnosť zliatiny. V zliatinách hliníkového škandia vyrába zliatiny hliníka, zliatina 1570 pritiahla veľkú pozornosť kvôli svojej najvyššej sile a najširšej aplikácii. Táto zliatina vykazuje vynikajúci výkon v rozmedzí pracovnej teploty -196 ℃ až 70 ℃ a má prirodzenú superplasticitu, ktorá môže nahradiť ruskú zliatinu vyrobenú z LF6 hliníkového zliatiny (zliatina hliníka horčíka zložená hlavne z hliníka, horčíka, medi, mangánu) a pre zváracie štruktúry zvárania v zváraní v kvapalinovom oxygene, s významným vylepšeným výkonom. Okrem toho Rusko vyvinulo aj zliatiny horčíka hliníka zinočnatého, ktoré predstavuje 1970, s materiálovou pevnosťou viac ako 500 mPa.
Stav industrializácieZliatina hliníka
V roku 2015 Európska únia vydala „Európsky metalurgický plán: vyhliadky pre výrobcov a koncových používateľov“, ktorá navrhuje študovať zvárateľnosť hliníkazliatiny horčíka. V septembri 2020 Európska únia vydala zoznam 29 kľúčových minerálnych zdrojov vrátane spoločnosti Scandium. Zliatina hliníka horčíka 5024H116 vyvinutá spoločnosťou Ale hliník v Nemecku má strednú až vysokú pevnosť a vysokú toleranciu poškodenia, čo z neho robí veľmi sľubný materiál pre pokožku trupu. Môže sa použiť na nahradenie tradičných hliníkových zliatin série 2XXX a bol zahrnutý do Airbus 'AIMS03-01-055 Material Book Bukurement. 5028 je vylepšený stupeň 5024, vhodný na zváranie laserového zvárania a zvárania trecieho. Môže dosiahnuť proces tvorby tečenia hyperbolických integrálnych nástenných panelov, ktorý je odolný voči korózii a nevyžaduje hliníkový povlak. V porovnaní s zliatinou 2524 môže celková štruktúra stenových panelov trupu dosiahnuť 5% zníženie štrukturálnej hmotnosti. Hliníkový hliníkový zo zliatiny AA5024-H116, ktorý vyrobil hliníkovú spoločnosť Aili, sa používa na výrobu štruktúrnych komponentov trupu a kozmickej lode. Typická hrúbka zliatiny AA5024-H116 je 1,6 mm až 8,0 mm a vďaka svojej nízkej hustote, miernymi mechanickými vlastnosťami, vysokou odolnosťou proti korózii a prísnej rozmernej odchýlke môže nahradiť zliatinu 2524 ako materiál na kožu trupu. V súčasnosti bol zliatinový list AA5024-H116 certifikovaný spoločnosťou Airbus AIMS03-04-055. V decembri 2018 ministerstvo priemyslu a informačných technológií Číny vydalo „vodiaci katalóg prvej dávky demonštrácií sekundárnych aplikácií demonštrácií kľúčových nových materiálov (vydanie 2018)“, ktorá zahŕňala „oxid škôl vysokej čistoty“ v katalógu vývoja nového odvetvia materiálov. V roku 2019 ministerstvo priemyslu a informačných technológií Číny vydalo „vodiaci katalóg prvej dávky demonštračných aplikácií kľúčových nových materiálov (vydanie 2019)“, ktoré zahŕňalo „SC obsahujúce materiály na spracovanie zliatiny hliníka a zváracie vodiče Al SI SC“ vo vývojovom katalógu nového priemyslu materiálov. China Aluminium Group Northeast Light Light zliatiny vyvinula zliatinu AL Mg SC ZR Series 5B70 obsahujúcu Škandium a zirkón. V porovnaní s tradičnou zliatinou AL Mg série 5083 bez škandial a zirkónia sa jeho výnos a pevnosť v ťahu zvýšili o viac ako 30%. Okrem toho zliatina Al Mg SC Zr môže udržiavať porovnateľnú odolnosť proti korózii v zliatine 5083. V súčasnosti hlavné domáce podniky s priemyselnou triedouzliatina hliníkaVýrobná kapacita je spoločnosť Northeast Light Light Alloy Company a juhozápadný hliníkový priemysel. Veľká veľkosť zliatiny hliníkovej zliatiny 5B70 vyvinutá spoločnosťou Northast Light Alloy Co., Ltd. môže dodávať veľké hliníkové zliatinové dosky s maximálnou hrúbkou 70 mm a maximálnou šírkou 3500 mm; Produkty tenkého plechu a profilové výrobky je možné prispôsobiť na výrobu s rozsahom hrúbky 2 mm až 6 mm a maximálnou šírkou 1500 mm. Juhozápadný hliník nezávisle vyvinul materiál 5K40 a dosiahol významný pokrok vo vývoji tenkých platní. Al Zn Mg zliatiny je zliatina na kalenie času s vysokou pevnosťou, dobrým výkonom spracovania a vynikajúcim zváraním výkonom. Je to nevyhnutný a dôležitý štrukturálny materiál v súčasných prepravných vozidlách, ako sú lietadlá. Na základe stredne silného zvárateľného Alzn Mg môže pridanie prvkov zliatiny škandia a zirkónia tvoriť malé a dispergované nanočastice AL3 (SC, Zr) v mikroštruktúre, čo výrazne zlepšuje mechanické vlastnosti a odolnosť proti korózii stresu. Výskumné centrum Langley v NASA vyvinulo ternárnu zliatinu hliníkovej škandia s stupňom C557, ktorá je pripravená na aplikovanie v modelových misiách. Statická sila, šírenie trhlín a zlomenina tejto zliatiny pri nízkej teplote (-200 °), teplota miestnosti a vysoká teplota (107 ℃) sa rovná alebo lepšia ako zliatina 2524 zliatiny. Northwestern University v Spojených štátoch vyvinula alzn Mg SC zliatinu 7000 s ultra vysokou silnou zliatinou sily s ťahom s pevnosťou v ťahu až 680 MPA. Vytvoril sa vzorec kĺbového vývoja medzi stredne vysokou vysokou pevnosťou hliníkovej zliatiny škandialky a ultra vysokou silou Al Zn Mg SC. Al Zn Mg Cu Sc zliatina je zliatina vysokej pevnosti hliníka s pevnosťou v ťahu presahujúcou 800 MPa. V súčasnosti nominálne zloženie a základné parametre výkonnosti hlavných stupňovzliatina hliníkasú zhrnuté nasledovne, ako je uvedené v tabuľkách 1 a 2.
Tabuľka 1 | Nominálne zloženie zliatiny hliníka
Tabuľka 2 | Mikroštruktúra a ťahové vlastnosti zliatiny hliníkového škandia
Vyhliadky na aplikáciu zliatiny hliníkového škandia
Na štrukturálne komponenty s vysokou pevnosťou sa použili zliatiny Al Zn Mg Cu Sc a Al Culi SC SC, vrátane ruských stíhacích prúdov MIG-21 a MIG-29. Prístrojová doska ruskej kozmickej lode „Mars-1 ″ je vyrobená z 1570 zliatiny hliníkového škandia, s celkovým znížením hmotnosti o 20%. Zložky zaťaženia v prístrojovom module MARS-96 SPACECRACRAFT sú vyrobené z alliózy z roku 1970, ktoré obsahujú hliník z roku 1970,“ v programe „CLEAS ALUMA CLAYA CLAYA CLAY“ a „CLEAS ALUCU“. Projekt, Airbus vykonával integrovaný návrhy, výskum a vývoj a vývojové lety pre lietadlá A321 na základe nástupcového stupňa AA5028-H116 zliatiny hliníka s hlinitou 5024 zliatiny hliníka s hlinitou, ktorá je zliatinou hliníka, ktorá je zliatinou hlinitého. Zváranie a laserové zváranie na dosiahnutie spoľahlivého spojenia materiálov zliatiny obsahujúceho hliník obsahujúcej skrutky. Aplikačný výskum zliatiny hliníka Scandium 5B70 od China Aerospace Special Materials Research Institute sa prelomil technológiami silného točenia komponentov hrúbky s premenlivou hrúbkou steny, kontroly odolnosti proti korózii a porovnávaniu pevnosti a kontroly zváracieho zvyškového stresu. Pripravil adaptačný zvarový drôt zliatiny hliníkovej škandialky a koeficient pevnosti kĺbu zvárania trecieho smiechu pre hrubé platne v zliatine môže dosiahnuť 0,92. Čínska akadémia vesmírnej technológie, Central South University a ďalšie vykonali rozsiahle testovanie mechanického výkonu a procesné experimenty na materiáli 5B70, vylepšili sa a iterovali schému výberu štrukturálnych materiálov pre 5A06 a začali aplikovať hliníkovú zliatinu 5B70 na hlavnú štruktúru celkových zosilnených nástenných panelov v zapečatenej kabíne a návratovej kabíne vesmírnej stanice. Celková stena panela doštičkovej štruktúry tlakovej kabíny je navrhnutá kombináciou kože a posilňovacích rebier, ktorá dosahuje vyššiu štrukturálnu integráciu a optimalizáciu hmotnosti. Aj keď zlepšuje celkovú tuhosť a pevnosť, znižuje počet a zložitosť komponentov spojenia, čím sa ďalej znižuje hmotnosť pri zachovaní vysokého výkonu. Po propagácii aplikácie materiálového inžinierstva 5B70 sa využitie materiálu 5B70 postupne zvyšuje a prekročí minimálny prah dodávok, čo pomôže zabezpečiť nepretržitú výrobu a stabilnú kvalitu surovín a výrazne zníži ceny surovín. Ako už bolo spomenuté, hoci mnohé vlastnosti zliatin hliníka sa zlepšili prostredníctvom mikroalózy Škandu, vysoká cena a nedostatok škanda obmedzuje rozsah aplikácií zliatin hliníka. V porovnaní s materiálmi zliatiny hliníka, ako sú Al Cu, Al Zn, Al ZnMG, materiály zliatiny hliníka obsahujúceho hliník, majú dobré komplexné mechanické vlastnosti, odolnosť proti korózii a vynikajúce charakteristiky spracovania, vďaka ktorým majú rozsiahle vyhliadky na aplikáciu pri výrobe hlavných štruktúrnych komponentov v priemyselných poliach, ako je letecký priestor. S neustálym prehĺbením výskumu technológie mikroalloyingu škanda a zlepšenia porovnávania dodávateľského reťazca a priemyselného reťazca sa cenové a nákladové faktory, ktoré obmedzujú rozsiahle priemyselné uplatňovanie zliatin hliníkových hliníkových hliníkov, sa postupne zlepšujú. Dobré komplexné mechanické vlastnosti, odolnosť proti korózii a vynikajúce charakteristiky spracovania zliatin hliníkového škandialky spôsobujú, že majú jasné výhody redukcie štrukturálnej hmotnosti a široký aplikačný potenciál v oblasti výroby leteckých zariadení.
Čas príspevku: október-29-2024