Aviatsiya transport uskunalari uchun hal qiluvchi ahamiyatga ega bo'lgan engil qotishma sifatida alyuminiy qotishmasining makroskopik mexanik xususiyatlari uning mikro tuzilishi bilan chambarchas bog'liq. Alyuminiy qotishma tuzilishidagi asosiy qotishma elementlarni o'zgartirish orqali alyuminiy qotishmasining mikro tuzilishi o'zgarishi mumkin va materialning makroskopik mexanik xususiyatlari va boshqa xususiyatlarini (korroziyaga chidamliligi va payvandlash ko'rsatkichlari kabi) sezilarli darajada yaxshilash mumkin. Hozirgi kunga qadar mikroqotishma alyuminiy qotishmalarining mikro tuzilishini optimallashtirish va alyuminiy qotishma materiallarining keng qamrovli xususiyatlarini yaxshilash uchun eng istiqbolli texnologik rivojlanish strategiyasiga aylandi.Skandiy(Sc) alyuminiy qotishmalari uchun ma'lum bo'lgan eng samarali mikroqotishma element kuchaytirgichidir. Skandiyning alyuminiy matritsadagi eruvchanligi og'irligi 0,35% dan kam, alyuminiy qotishmalariga skandiy elementining iz miqdorini qo'shish ularning mikro tuzilishini samarali ravishda yaxshilashi, mustahkamligi, qattiqligi, plastikligi, termal barqarorligi va korroziyaga chidamliligini har tomonlama oshirishi mumkin. Skandiy alyuminiy qotishmalarida bir nechta jismoniy ta'sirga ega, jumladan qattiq eritmani mustahkamlash, zarrachalarni mustahkamlash va qayta kristallanishni inhibe qilish. Ushbu maqolada aviatsiya uskunalarini ishlab chiqarish sohasida alyuminiy qotishmalarini o'z ichiga olgan skandiyning tarixiy rivojlanishi, so'nggi yutuqlari va potentsial qo'llanilishi bilan tanishtiriladi.
Alyuminiy skandiy qotishmasini tadqiq qilish va ishlab chiqish
Skandiyning alyuminiy qotishmalariga qotishma element sifatida qo'shilishi 1960-yillarda kuzatilishi mumkin. O'sha paytda ishlarning katta qismi binar Al Sc va uchlik AlMg Sc qotishma tizimlarida amalga oshirildi. 1970-yillarda Sovet Fanlar akademiyasining Baykov nomidagi Metallurgiya va materialshunoslik instituti va Butun Rossiya yengil qotishma tadqiqot instituti alyuminiy qotishmalarida skandiyning shakli va mexanizmi bo'yicha tizimli tadqiqot o'tkazdilar. Taxminan qirq yillik sa'y-harakatlardan so'ng, uchta asosiy seriyada (Al Mg Sc, Al Li Sc, Al Zn Mg Sc) 14 turdagi alyuminiy skandiy qotishmalari ishlab chiqildi. Skandiy atomlarining alyuminiydagi eruvchanligi past va tegishli issiqlik bilan ishlov berish jarayonlari yordamida yuqori zichlikdagi Al3Sc nano cho'kmalarni cho'ktirish mumkin. Ushbu yog'ingarchilik fazasi deyarli sharsimon bo'lib, kichik zarrachalar va dispers taqsimotga ega va alyuminiy matritsa bilan yaxshi izchil aloqaga ega, bu alyuminiy qotishmalarining xona haroratining mustahkamligini sezilarli darajada yaxshilaydi. Bundan tashqari, Al3Sc nano cho'kmalari yuqori haroratlarda (400 ℃ ichida) yaxshi termal barqarorlik va qo'pol qarshilikka ega, bu qotishmaning kuchli issiqlikka chidamliligi uchun juda foydali. Rossiyada ishlab chiqarilgan alyuminiy skandiy qotishmalarida 1570 qotishmasi eng yuqori quvvat va keng qo'llanilishi tufayli ko'pchilikning e'tiborini tortdi. Ushbu qotishma -196 ℃ dan 70 ℃ gacha bo'lgan ish harorati oralig'ida mukammal ishlash ko'rsatkichlariga ega va tabiiy superplastiklikka ega bo'lib, u Rossiyada ishlab chiqarilgan LF6 alyuminiy qotishmasini (asosan alyuminiy, magniy, mis, marganets va kremniydan tashkil topgan alyuminiy magniy qotishmasi) o'rnini bosa oladi. Bundan tashqari, Rossiya 1970 yilda taqdim etilgan alyuminiy sink magniy skandiyli qotishmalarini ham ishlab chiqdi, material quvvati 500MPa dan ortiq.
Sanoatlashtirish holatiAlyuminiy Skandiy qotishmasi
2015 yilda Evropa Ittifoqi alyuminiyning payvandlash qobiliyatini o'rganishni taklif qilgan "Yevropa metallurgiya yo'l xaritasi: ishlab chiqaruvchilar va oxirgi foydalanuvchilar uchun istiqbollar" ni chiqardi.magniy skandiy qotishmalari. 2020-yil sentabr oyida Yevropa Ittifoqi 29 ta asosiy mineral resurslar, shu jumladan skandiy roʻyxatini eʼlon qildi. Germaniyada Ale Aluminium tomonidan ishlab chiqilgan 5024H116 alyuminiy magniyli skandiy qotishmasi o'rta va yuqori quvvatga ega va yuqori shikastlanishga bardoshli bo'lib, u fyuzelyaj terisi uchun juda istiqbolli materialdir. U an'anaviy 2xxx seriyali alyuminiy qotishmalarini almashtirish uchun ishlatilishi mumkin va Airbusning AIMS03-01-055 materiallarni xarid qilish kitobiga kiritilgan. 5028 takomillashtirilgan 5024 toifasi bo'lib, lazerli payvandlash va ishqalanish aralashtirish payvandlash uchun javob beradi. Bu korroziyaga chidamli va alyuminiy qoplamani talab qilmaydigan giperbolik integral devor panellarining o'rmalash jarayoniga erishishi mumkin. 2524 qotishma bilan solishtirganda, fuselajning umumiy devor paneli tuzilishi 5% tizimli og'irlikni kamaytirishi mumkin. Aili Aluminium Company tomonidan ishlab chiqarilgan AA5024-H116 alyuminiy skandiyli qotishma plitasi samolyot fyuzelyaji va kosmik kemaning tarkibiy qismlarini ishlab chiqarish uchun ishlatilgan. AA5024-H116 qotishma plitasining odatdagi qalinligi 1,6 mm dan 8,0 mm gacha va uning past zichligi, o'rtacha mexanik xususiyatlari, yuqori korroziyaga chidamliligi va qat'iy o'lchamli og'ishi tufayli u fuselage teri materiali sifatida 2524 qotishma o'rnini bosishi mumkin. Hozirgi vaqtda AA5024-H116 qotishma varag'i Airbus AIMS03-04-055 tomonidan sertifikatlangan. 2018 yil dekabr oyida Xitoyning Sanoat va axborot texnologiyalari vazirligi yangi materiallar sanoatining rivojlanish katalogiga "yuqori toza skandiy oksidi" kiritilgan "Asosiy yangi materiallarning ikkilamchi qo'llash namoyishlarining birinchi partiyasi uchun qo'llanma katalogini (2018 yil nashri)" chiqardi. 2019 yilda Xitoy Sanoat va axborot texnologiyalari vazirligi "Asosiy yangi materiallarning ko'rgazmali ilovalarining birinchi partiyasi uchun qo'llanma katalogi (2019 yil nashri)" ni chiqardi, unga "alyuminiy qotishmalarini qayta ishlash materiallari va Al Si Sc payvandlash simlarini o'z ichiga olgan" yangi materiallar sanoatining rivojlanish katalogiga kiritilgan. Xitoy alyuminiy guruhi shimoliy-sharqiy engil qotishmasi skandiy va tsirkoniyni o'z ichiga olgan Al Mg Sc Zr seriyali 5B70 qotishmasini ishlab chiqdi. Skandiy va tsirkoniysiz an'anaviy Al Mg seriyali 5083 qotishmasi bilan solishtirganda, uning rentabelligi va valentlik kuchi 30% dan ortiq oshdi. Bundan tashqari, Al Mg Sc Zr qotishmasi 5083 qotishmasi bilan taqqoslanadigan korroziyaga chidamliligini saqlab turishi mumkin. Hozirgi vaqtda sanoat darajasiga ega asosiy mahalliy korxonalaralyuminiy skandiy qotishmasiishlab chiqarish quvvati Shimoliy-Sharqiy engil qotishma kompaniyasi va janubi-g'arbiy alyuminiy sanoatidir. Northeast Light Alloy Co., Ltd tomonidan ishlab chiqilgan katta o'lchamli 5B70 alyuminiy skandiyli qotishma plitasi maksimal qalinligi 70 mm va maksimal kengligi 3500 mm bo'lgan yirik alyuminiy qotishma qalin plitalarini etkazib berishi mumkin; Yupqa qatlamli mahsulotlar va profilli mahsulotlar ishlab chiqarish uchun moslashtirilishi mumkin, qalinligi 2 mm dan 6 mm gacha va maksimal kengligi 1500 mm. Southwest Aluminium mustaqil ravishda 5K40 materialini ishlab chiqdi va yupqa plitalarni ishlab chiqishda sezilarli yutuqlarga erishdi. Al Zn Mg qotishmasi yuqori quvvatga ega, yaxshi ishlov berish ko'rsatkichlari va mukammal payvandlash ko'rsatkichlariga ega bo'lgan vaqtni qattiqlashtiruvchi qotishma hisoblanadi. Bu samolyotlar kabi hozirgi transport vositalarida ajralmas va muhim tarkibiy materialdir. O'rtacha quvvatli payvandlanadigan AlZn Mg asosida, skandiy va tsirkoniy qotishma elementlarini qo'shib, mikrostrukturada kichik va dispers Al3 (Sc, Zr) nanozarrachalarni hosil qilishi mumkin, bu qotishmaning mexanik xususiyatlarini va stress korroziyaga chidamliligini sezilarli darajada yaxshilaydi. NASAning Langley tadqiqot markazi C557 sinfiga ega uchlik alyuminiy skandiy qotishmasini ishlab chiqdi, u namunaviy missiyalarda qo'llashga tayyor. Ushbu qotishmaning past haroratda (-200 ℃), xona haroratida va yuqori haroratda (107 ℃) statik kuchi, yorilish tarqalishi va sinish chidamliligi 2524 qotishmasiga teng yoki undan yaxshiroq. Qo'shma Shtatlardagi Shimoli-g'arbiy universiteti 680MPa gacha cho'zilish kuchiga ega AlZn Mg Sc qotishma 7000 seriyali ultra yuqori quvvatli alyuminiy qotishmasini ishlab chiqdi. O'rta kuchli alyuminiy skandiy qotishmasi va ultra yuqori quvvatli Al Zn Mg Sc o'rtasida qo'shma rivojlanish namunasi shakllandi. Al Zn Mg Cu Sc qotishmasi 800 MPa dan ortiq kuchlanish kuchiga ega yuqori quvvatli alyuminiy qotishmasidir. Hozirgi vaqtda asosiy navlarning nominal tarkibi va asosiy ishlash parametrlarialyuminiy skandiy qotishmasi1 va 2-jadvallarda ko'rsatilganidek, quyidagicha umumlashtiriladi.
1-jadval | Alyuminiy Skandiy qotishmasining nominal tarkibi
2-jadval | Alyuminiy skandiy qotishmasining mikro tuzilishi va valentlik xususiyatlari
Alyuminiy skandiy qotishmasini qo'llash istiqbollari
Yuqori quvvatli Al Zn Mg Cu Sc va Al CuLi Sc qotishmalari yuk ko'taruvchi konstruktiv qismlarga, shu jumladan Rossiyaning MiG-21 va MiG-29 qiruvchi samolyotlariga qo'llanilgan. Rossiya kosmik kemasining asboblar paneli "Mars-1" 1570 alyuminiy skandiy qotishmasidan tayyorlangan bo'lib, umumiy og'irligi 20% ga kamaygan. Mars-96 kosmik kemasi asboblar modulining yuk ko'taruvchi qismlari skandiyni o'z ichiga olgan 1970 alyuminiy qotishmasidan tayyorlangan bo'lib, asboblar modulining og'irligini E'10% ga kamaytiradi. "2050 parvoz yo'nalishi" loyihasida Airbus A321 samolyotlari uchun 5024 alyuminiy skandiy qotishmasining AA5028-H116 skandiy qotishmasi asosida integratsiyalangan yuk saqlash eshiklarini loyihalash, ishlab chiqarish va o'rnatish sinovlarini amalga oshirdi Skandiy o'z ichiga olgan alyuminiy qotishma materiallarini ishonchli ulashga erishish uchun ishqalanish aralashtirish payvandlash va lazerli payvandlash kabi ilg'or payvandlash texnikasi Samolyotda mustahkamlangan yupqa plastinka konstruksiyalarida "perchinlash o'rniga payvandlash" ni bosqichma-bosqich amalga oshirish nafaqat samolyot materiallarining mustahkamligini va strukturaviy yaxlitligini saqlab qoladi, balki samarali va past og'irlikdagi ishlov berishga ham ega. Xitoyning Aerokosmik Maxsus Materiallar Tadqiqot Instituti tomonidan alyuminiy skandiy 5B70 qotishmasining qo'llanilishi bo'yicha tadqiqotlar o'zgaruvchan devor qalinligi komponentlarini kuchli aylantirish, korroziyaga chidamlilik va quvvat mosligini nazorat qilish va payvandlash qoldiq stressini nazorat qilish texnologiyasini sindirib tashladi. 0.92. Xitoy Kosmik Texnologiyalar Akademiyasi, Markaziy Janubiy Universiteti va boshqalar 5B70 materialida keng qamrovli mexanik ishlash sinovlari va texnologik tajribalarni o'tkazdilar, 5A06 uchun konstruktiv materiallarni tanlash sxemasini yangiladilar va 5B70 alyuminiy qotishmasini asosiy strukturaga qo'llashni boshladilar Plitalar strukturasining bosimli kabinasi yuqori strukturaviy integratsiya va og'irlikni optimallashtirishga erishgan holda ishlab chiqilgan bo'lib, u birlashtiruvchi komponentlarning sonini va murakkabligini kamaytiradi, shu bilan birga yuqori ish faoliyatini ta'minlab, og'irlikni yanada kamaytiradi. Xom ashyoning uzluksiz ishlab chiqarilishini va barqaror sifatini ta'minlashga yordam beradigan minimal ta'minot chegarasi, avval aytib o'tilganidek, alyuminiy qotishmalarining ko'plab xususiyatlari skandiy mikroqotishma orqali yaxshilangan bo'lsa-da, skandiyning yuqori narxi va tanqisligi alyuminiy skandiy qotishmalarini qo'llash doirasini cheklaydi. Yaxshi keng qamrovli mexanik xususiyatlar, korroziyaga chidamlilik va mukammal qayta ishlash xususiyatlari, bu ularni aerokosmik sohalarda asosiy tarkibiy qismlarni ishlab chiqarishda keng qo'llash istiqbollariga ega bo'lib, skandium mikroqotishma texnologiyasi bo'yicha tadqiqotlarni doimiy ravishda chuqurlashtirish va ta'minot zanjiri va sanoat zanjiri moslashuvini yaxshilash bilan birga, alyuminiyning narxi va xarajati yaxshilanadi alyuminiy skandiy qotishmalarining keng qamrovli mexanik xususiyatlari, korroziyaga chidamliligi va mukammal qayta ishlash xususiyatlari ularni aniq strukturaviy og'irlikni kamaytirish afzalliklariga va aviatsiya uskunalarini ishlab chiqarish sohasida keng qo'llash imkoniyatlariga ega.
Xabar vaqti: 29-oktabr-2024