Mar aloidh aotrom a tha deatamach airson uidheamachd còmhdhail itealain, tha feartan meacanaigeach macrascopach aloidh alùmanaim ceangailte gu dlùth ri a mhicro-structar. Le bhith ag atharrachadh nam prìomh eileamaidean aloidh ann an structar aloidh alùmanaim, faodar micro-structar an aloidh alùmanaim atharrachadh, agus faodar feartan meacanaigeach macrascopach agus feartan eile (leithid strì an aghaidh creimeadh agus coileanadh tàthaidh) an stuth a leasachadh gu mòr. Gu ruige seo, tha microalloying air a bhith mar an ro-innleachd leasachaidh teicneòlach as gealltanach airson micro-structar aloidhean alùmanaim a bharrachadh agus feartan coileanta stuthan aloidh alùmanaim a leasachadh.Scandium’S e (Sc) an leasaichear eileamaid meanbh-aloidhean as èifeachdaiche a tha aithnichte airson aloidhean alùmanaim. Tha so-leaghadh scandium ann am maitrís alùmanaim nas lugha na 0.35% cuideam. Le bhith a’ cur suimean beaga den eileamaid scandium ri aloidhean alùmanaim, faodaidh iad am meanbh-structar aca a leasachadh gu h-èifeachdach, an neart, an cruas, am plasticity, an seasmhachd teirmeach, agus an strì an aghaidh creimeadh a leasachadh gu coileanta. Tha iomadh buaidh corporra aig scandium ann an aloidhean alùmanaim, a’ gabhail a-steach neartachadh fuasgladh cruaidh, neartachadh mìrean, agus casg air ath-chriostalachadh. Bheir an t-artaigil seo a-steach leasachadh eachdraidheil, adhartas as ùire, agus tagraidhean a dh’ fhaodadh a bhith aig aloidhean alùmanaim anns a bheil scandium ann an raon saothrachadh uidheamachd itealain.
Rannsachadh agus Leasachadh air Alùmanum Scandium Alloy
’S urrainn dhuinn a dhol air ais chun na 1960an gun deach scandium a chur ris mar eileamaid aloidh ann an aloidhean alùmanaim mar thoradh air cur ris. Aig an àm sin, chaidh a’ mhòr-chuid den obair a dhèanamh ann an siostaman aloidh dà-chànanach AlSc agus trì-chànanach AlMgSc. Anns na 1970an, rinn Institiud Meatailt is Saidheans Stuthan Baykov aig Acadamaidh nan Saidheansan Sobhietach agus Institiud Rannsachaidh Aloidh Aotrom Uile-Ruiseanach sgrùdadh siostamach air cruth is meacanaig scandium ann an aloidhean alùmanaim. Às dèidh faisg air dà fhichead bliadhna de oidhirp, chaidh 14 ìrean de aloidhean scandium alùmanaim a leasachadh ann an trì prìomh shreathan (AlMgSc, AlLiSc, AlZnMgSc). Tha solubleachd ataman scandium ann an alùmanaim ìosal, agus le bhith a’ cleachdadh phròiseasan làimhseachaidh teas iomchaidh, faodar nano-shìoladh Al3Sc àrd-dùmhlachd a shìoladh. Tha an ìre sileadh seo cha mhòr cruinn, le mìrean beaga agus sgaoileadh sgapte, agus tha deagh dhàimh cho-leanailteach aige ris a’ mhaitrice alùmanaim, a dh’ fhaodadh neart teòthachd an t-seòmair de aloidhean alùmanaim a leasachadh gu mòr. A bharrachd air an sin, tha deagh sheasmhachd teirmeach agus strì an aghaidh garbh-fhàs aig teòthachd àrd (taobh a-staigh 400 ℃) aig nano-dhèanamh Al3Sc, rud a tha air leth buannachdail airson strì teas làidir an aloidh. Ann an aloidhean alùmanum scandium dèanta san Ruis, tha aloidh 1570 air mòran aire a tharraing air sgàth a neart as àirde agus an tagradh as fharsainge. Tha an aloidh seo a’ nochdadh coileanadh sàr-mhath anns an raon teòthachd obrach bho -196 ℃ gu 70 ℃ agus tha superplasticity nàdarrach aige, a dh’ fhaodas an aloidh alùmanum LF6 dèanta san Ruis (aloidh alùmanum magnesium air a dhèanamh sa mhòr-chuid de alùmanum, magnesium, copar, manganese, agus silicon) a chuir na àite airson structaran tàthaidh giùlain luchd ann am meadhan ocsaidean leaghaidh, le coileanadh air a leasachadh gu mòr. A bharrachd air an sin, tha an Ruis cuideachd air aloidhean alùmanum sinc magnesium scandium a leasachadh, air an riochdachadh le 1970, le neart stuthan os cionn 500MPa.
Inbhe GnìomhachaisAlùmanum Scandium Alloy
Ann an 2015, dh’fhoillsich an t-Aonadh Eòrpach “Mapa-rathaid Meatailt-eòlais na h-Eòrpa: Prospects for Manufacturers and End Users”, a’ moladh sgrùdadh a dhèanamh air comas tàthaidh alùmanaim.aloidhean magnesium scandiumAnns an t-Sultain 2020, dh’fhoillsich an t-Aonadh Eòrpach liosta de 29 prìomh ghoireas mèinnearach, nam measg scandium. Tha neart meadhanach gu àrd agus fulangas milleadh àrd aig an aloi alùmanum magnesium scandium 5024H116 a chaidh a leasachadh le Ale Aluminum sa Ghearmailt, ga dhèanamh na stuth gealltanach airson craiceann fuselage. Faodar a chleachdadh gus aloidhean alùmanum sreath 2xxx traidiseanta a chuir na àite agus chaidh a ghabhail a-steach ann an leabhar solarachaidh stuthan AIMS03-01-055 aig Airbus. Tha 5028 na ìre leasaichte de 5024, freagarrach airson tàthadh leusair agus tàthadh frith-bhualadh. Faodaidh e am pròiseas cruthachaidh snàip a choileanadh de phannalan balla iomlan hyperbolic, a tha an aghaidh creimeadh agus nach fheum còmhdach alùmanum. An coimeas ri aloi 2524, faodaidh structar pannal balla iomlan an fhiùslaig lùghdachadh cuideam structarail 5% a choileanadh. Chaidh an duilleag aloi scandium alùmanum AA5024-H116 a chaidh a thoirt gu buil le Companaidh Aili Aluminum a chleachdadh gus co-phàirtean structarail fhiùslaig itealain agus soitheach-fànais a dhèanamh. Is e 1.6mm gu 8.0mm an tighead àbhaisteach a th’ aig duilleag aloi AA5024-H116, agus air sgàth a dùmhlachd ìosal, feartan meacanaigeach meadhanach, strì an aghaidh creimeadh àrd, agus claonadh meudach teann, faodaidh e aloi 2524 a chuir na àite mar stuth craiceann an fhiùsail. An-dràsta, tha an duilleag aloi AA5024-H116 air a dhearbhadh le Airbus AIMS03-04-055. Anns an Dùbhlachd 2018, dh’fhoillsich Ministrealachd Gnìomhachais is Teicneòlas Fiosrachaidh Shìona an “Guiding Catalogue for the First Batch of Secondary Application Demonstrations of Key New Materials (2018 Edition)”, anns an robh “scandium oxide àrd-ghlanachd” ann an catalog leasachaidh gnìomhachas nan stuthan ùra. Ann an 2019, dh’fhoillsich Ministrealachd Gnìomhachais is Teicneòlas Fiosrachaidh Shìona an “Guiding Catalogue for the First Batch of Demonstration Applications of Key New Materials (2019 Edition)”, anns an robh “Stuthan giullachd aloi alùmanum anns a bheil Sc agus uèirichean tàthaidh Al Si Sc” ann an catalog leasachaidh gnìomhachas nan stuthan ùra. Tha Buidheann Alùmanaim Shìona Northeast Light Alloy air aloi sreath 5B70 Al Mg Sc Zr a leasachadh anns a bheil scandium agus zirconium. An coimeas ris an aloi traidiseanta Al Mg sreath 5083 às aonais scandium agus zirconium, tha an toradh agus an neart tensile aige air a dhol suas còrr is 30%. A bharrachd air an sin, faodaidh an aloi Al Mg Sc Zr an aghaidh creimeadh a chumail suas a tha co-chosmhail ris an aloi 5083. An-dràsta, is e na prìomh iomairtean dachaigheil le ìre gnìomhachais…alùmanum scandium alùmanum’S e Northeast Light Alloy Company agus Southwest Aluminum Industry a tha a’ riochdachadh comas cinneasachaidh. Faodaidh an duilleag aloi scandium alùmanum 5B70 mòr-mheudach a chaidh a leasachadh le Northeast Light Alloy Co., Ltd. pleitean tiugh aloi alùmanum mòra a thoirt seachad le tighead as motha de 70mm agus leud as motha de 3500mm; Faodar toraidhean duilleag tana agus toraidhean pròifil a ghnàthachadh airson cinneasachadh, le raon tighead bho 2mm gu 6mm agus leud as motha de 1500mm. Tha Southwest Aluminum air stuth 5K40 a leasachadh gu neo-eisimeileach agus air adhartas mòr a dhèanamh ann an leasachadh phleitean tana. Tha aloi Al Zn Mg na aloi a bhios a’ cruadhachadh le ùine le neart àrd, coileanadh giullachd math, agus coileanadh tàthaidh sàr-mhath. Tha e na stuth structarail riatanach agus cudromach ann an carbadan còmhdhail gnàthach leithid plèanaichean. Air bunait AlZn Mg a ghabhas tàthadh le neart meadhanach, faodaidh cur eileamaidean aloi scandium agus zirconium nanoparticles Al3 (Sc, Zr) beaga agus sgapte a chruthachadh anns a’ mhicrostructar, a’ leasachadh gu mòr feartan meacanaigeach agus strì an aghaidh creimeadh cuideam an aloi. Tha Ionad Rannsachaidh Langley aig NASA air aloi alùmanum scandium trì-fhillte a leasachadh leis a’ ghràd C557, a tha deiseil airson a chleachdadh ann am miseanan modail. Tha neart statach, sgaoileadh sgàineadh, agus cruas brisidh an aloi seo aig teòthachd ìosal (-200 ℃), teòthachd an t-seòmair, agus teòthachd àrd (107 ℃) uile co-ionann no nas fheàrr na an fheadhainn aig aloi 2524. Tha Oilthigh Northwestern anns na Stàitean Aonaichte air aloi alùmanum neart ultra-àrd sreath 7000 AlZn Mg Sc a leasachadh, le neart tensile suas ri 680MPa. Chaidh pàtran de leasachadh co-cheangailte eadar aloi alùmanum scandium meadhanach àrd neart agus Al Zn Mg Sc neart ultra-àrd a chruthachadh. Tha aloi Al Zn Mg Cu Sc na aloi alùmanum àrd-neart le neart tensile nas àirde na 800 MPa. An-dràsta, tha an co-dhèanamh ainmichte agus paramadairean coileanaidh bunaiteach de na prìomh ghràdan dealùmanum scandium alùmanumair an geàrr-chunntas mar a leanas, mar a chithear ann an Clàran 1 agus 2.
Clàr 1 | Co-dhèanamh Ainmeil de Alùmanum Scandium Alloy
Clàr 2 | Meanbh-structar agus Feartan Teannachaidh de Alùmanum Scandium Alloy
Ro-shealladh tagraidh alùmanum scandium alùmanum
Chaidh aloidhean Al Zn Mg Cu Sc agus Al CuLi Sc àrd-neart a chur an sàs ann an co-phàirtean structarail a tha a’ giùlan luchdan, nam measg na jets sabaid Ruiseanach MiG-21 agus MiG-29. Tha deas-bhòrd soitheach-fànais na Ruis “Mars-1″ air a dhèanamh de aloi alùmanum 1570 scandium, le lùghdachadh cuideam iomlan de 20%. Tha na pàirtean giùlain luchd de mhodal ionnstramaid soitheach-fànais Mars-96 air an dèanamh de aloi alùmanum 1970 anns a bheil scandium, a’ lughdachadh cuideam a’ mhodal ionnstramaid 10%. Anns a’ phrògram “Clean Sky” agus pròiseact “2050 Flight Route” an EU, rinn Airbus itealan deuchainn dealbhaidh, rannsachaidh is leasachaidh, saothrachaidh agus stàlaidh doras grèim bathair aonaichte airson itealain A321 stèidhichte air aloi alùmanum scandium ìre AA5028-H116 de aloi alùmanum scandium 5024. Sheall aloidhean alùmanum scandium air an riochdachadh le AA5028 coileanadh giollachd is tàthaidh sàr-mhath. Le bhith a’ cleachdadh dhòighean tàthaidh adhartach leithid tàthadh frith-ghluasadach agus tàthadh laser gus ceangal earbsach de stuthan alùmanum anns a bheil scandium a choileanadh. Chan e a-mhàin gu bheil an cur an gnìomh mean air mhean de “tàthadh an àite riveting” ann an structaran truinnsear tana neartaichte le itealain a’ cumail suas cunbhalachd stuthan itealain agus ionracas structarail, a’ coileanadh saothrachadh èifeachdach agus aig cosgais ìseal, ach tha buaidhean lughdachadh cuideam agus seulachaidh aige cuideachd. Tha rannsachadh tagraidh aloi alùmanum scandium 5B70 le Institiud Rannsachaidh Stuthan Sònraichte Aerospace Sìona air briseadh tro theicneòlasan snìomh làidir de phàirtean tiugh balla caochlaideach, smachd air strì an aghaidh creimeadh agus maidseadh neart, agus smachd air cuideam fuigheallach tàthaidh. Tha e air uèir tàthaidh atharrachail aloi alùmanum scandium ullachadh, agus faodaidh co-èifeachd neart co-cheangailte tàthadh gluasad frithidh airson pleitean tiugh anns an aloi ruighinn 0.92. Tha Acadamaidh Teicneòlas Fànais Shìona, Oilthigh Meadhan a Deas, agus feadhainn eile air deuchainnean coileanaidh meacanaigeach farsaing agus deuchainnean pròiseas a dhèanamh air an stuth 5B70, air sgeama taghaidh stuthan structarail airson 5A06 ùrachadh agus ath-aithris, agus air tòiseachadh air aloi alùmanum 5B70 a chuir an sàs ann am prìomh structar pannalan balla ath-neartaichte iomlan caban ròin an stèisein fànais agus caban tilleadh. Tha pannal balla iomlan caban cuideam structar a’ phlàta air a dhealbhadh le measgachadh de chraiceann agus riban ath-neartachaidh, a’ coileanadh amalachadh structarail nas àirde agus leasachadh cuideam. Fhad ‘s a tha e a’ leasachadh cruas agus neart iomlan, tha e a’ lughdachadh àireamh agus iom-fhillteachd phàirtean ceangail, agus mar sin a’ lughdachadh cuideam nas fhaide fhad ‘s a tha e a’ cumail suas coileanadh àrd. Le adhartachadh cleachdadh innleadaireachd stuthan 5B70, bidh cleachdadh stuth 5B70… mean air mhean àrdaich agus thairis air an ìre as ìsle de sholarachadh, a chuidicheas le bhith a’ dèanamh cinnteach à cinneasachadh leantainneach agus càileachd sheasmhach stuthan amh, agus lughdaich prìsean stuthan amh gu mòr. Mar a chaidh ainmeachadh roimhe, ged a chaidh mòran fheartan aloidhean alùmanum a leasachadh tro mhicro-aloidhean scandium, tha prìs àrd agus gainnead scandium a’ cuingealachadh raon tagraidh aloidhean alùmanum scandium. An coimeas ri stuthan alùmanum alùmanum leithid Al Cu, Al Zn, Al ZnMg, tha deagh fheartan meacanaigeach coileanta, strì an aghaidh creimeadh, agus feartan giullachd sàr-mhath aig stuthan alùmanum alùmanum anns a bheil scandium, a tha gan dèanamh le cothroman tagraidh farsaing ann an saothrachadh prìomh phàirtean structarail ann an raointean gnìomhachais leithid aerospace. Le doimhneachadh leantainneach rannsachaidh air teicneòlas micro-aloidhean scandium agus leasachadh slabhraidh solair agus maidseadh slabhraidh gnìomhachais, bidh na factaran prìse is cosgais a chuireas bacadh air cleachdadh gnìomhachais mòr-sgèile de aloidhean alùmanum scandium a’ leasachadh mean air mhean. Tha deagh fheartan meacanaigeach coileanta, strì an aghaidh creimeadh, agus feartan giullachd sàr-mhath aloidhean alùmanum scandium gan dèanamh le buannachdan soilleir lughdachadh cuideam structarail agus comas tagraidh farsaing ann an raon saothrachadh uidheamachd itealain.
Àm puist: 29 Dàmhair 2024