Ալյումինե սկանդիայի խառնուրդի նյութերի մշակում եւ կիրառում

Որպես թեթեւ խառնուրդ, որը կարեւոր է ավիացիոն տրանսպորտային սարքավորումների համար, ալյումինե խառնուրդի մակրոսկոպիկ մեխանիկական հատկությունները սերտորեն կապված են դրա միկրոտրկալու հետ: Ալյումինե խառնուրդի կառուցվածքում փոխելով հիմնական համաձուլվածքային տարրերը, ալյումինե խառնուրդի միկրոկառուցումը կարող է փոփոխվել, եւ մակրոոսկոպիկ մեխանիկական հատկությունները եւ այլ հատկություններ նյութը կարող են զգալիորեն բարելավվել նյութի միջոցով: Մինչ այժմ միկրոալոնինգը դարձել է ալյումինե համաձուլվածքների միկրոտրկառուկի օպտիմալացման եւ ալյումինե խառնուրդների նյութերի համապարփակ հատկությունները բարելավելու համար:Սկանդիա(SC) է ամենաարդյունավետ միկրոհաոճ տարրերի ուժեղացուցիչը, որը հայտնի է ալյումինե խառնուրդներով: Ալյումինե մատրիցում սկանդիումի լուծումը 0,35 ժամից պակաս է: Սկանդիան ունի բազմաթիվ ֆիզիկական էֆեկտներ ալյումինե խառնուրդներում, ներառյալ լուծման ամուր ամրապնդումը, մասնիկների ամրացումը եւ վերափոխման արգելքը: Այս հոդվածը կներկայացնի պատմական զարգացումը, վերջին առաջընթացը եւ ալյումինե համաձուլվածքներ պարունակող ալյումինե խառնուրդներ, որոնք պարունակում են ալյումինե սարքավորումների արտադրություն:

Ալյումինի սկանդիայի խառնուրդի հետազոտություն եւ զարգացում

Սկանդիայի բացի ալյումինե խառնուրդների համաձուլման տարրը կարող է հետք բերել 1960-ականներին: Այդ ժամանակ աշխատանքների մեծ մասը իրականացվել է երկուական AL SC եւ Ternary Almg SC Alloy համակարգերում: 1970-ական թվականներին Սովետական ​​Գիտությունների ակադեմիայի մետալուրգիայի եւ նյութերի գիտությունների ինստիտուտը եւ Ռուսաստանի Լիտ Ալյումինյան հետազոտությունների ինստիտուտը համակարգված ուսումնասիրություն անցկացրեց ալյումինե համաձուլվածքների սկանդիայի ձեւի եւ մեխանիզմի վերաբերյալ: Մոտ քառասուն տարեկան ջանքերից հետո երեք հիմնական շարքում մշակվել են ալյումինի սկանդիի համաձուլվածքների 14 դասարաններ (Al MG SC, Al Li SC, Al Zn MG SC): Ալյումինի մեջ սկանդիում ատոմների լուծումը ցածր է, եւ օգտագործելով ջերմային բուժման համապատասխան գործընթացներ, բարձր խտության AL3SC նանո տեղումների տեղանքները կարող են տեղավորվել: Այս տեղումների եղանակը գրեթե գնդաձեւ է, փոքր մասնիկներով եւ ցրված բաշխմամբ եւ ունի լավ համահունչ հարաբերություններ ալյումինե մատրիցայի հետ, որը կարող է մեծապես բարելավել ալյումինի համաձուլվածքների սենյակի ջերմաստիճանի ամրությունը: Բացի այդ, Al3SC Nano տեղումների տեղումները ունեն լավ ջերմային կայունություն եւ կոպիտ դիմադրություն բարձր ջերմաստիճանում (400-ի սահմաններում), ինչը չափազանց օգտակար է խառնուրդի ուժեղ ջերմային դիմադրության համար: Ռուսական ալյումինե սկանդիայի համաձուլվածքներում 1570 խառնուրդը մեծ ուշադրություն է գրավում իր բարձրագույն ուժի եւ ամենալայն կիրառման պատճառով: Այս համաձուլումը գերազանց կատարում է -196 ℃ -ից 70-ի աշխատանքային ջերմաստիճանի տիրույթում եւ ունի բնական գերհաղորդություն, որը կարող է փոխարինել ռուսական պատրաստված LF6 ալյումինե խառնուրդը (ալյումինե մագնեզիումի խառնուրդը հիմնականում բաղկացած է հեղուկ թթվածնի միջոցի վրա, զգալիորեն բարելավված եռակցման կառուցվածքների համար: Բացի այդ, Ռուսաստանը զարգացրել է նաեւ ալյումինե ցինկ մագնեզիումի սկանդիայի համաձուլվածքներ, որոնք ներկայացված են մինչեւ 1970 թվականը, ավելի քան 500mpa նյութական ուժ:

Արդյունաբերականացման կարգավիճակըԱլյումինե սկանդիայի խառնուրդ

2015-ին Եվրամիությունը թողարկեց «Եվրոպական մետալուրգիական ճանապարհային քարտեզ. Արտադրողների եւ վերջնական օգտագործողների հեռանկարները», առաջարկելով ուսումնասիրել ալյումինի զոդումըՄագնեզիումի սկանդիում համաձուլվածքներՄի շարք 2020-ի սեպտեմբերին Եվրամիությունը հրապարակեց 29 հիմնական հանքային ռեսուրսների ցանկ, ներառյալ սկանդիում: 5024h116 ալյումինե մագնեզիումի սկանդիում Գերմանիայում մշակված ալյումինե խառնուրդը միջինից բարձր ուժ ունի եւ վնաս է հասցնում հանդուրժողականություն, այն դարձնելով շատ հեռանկարային նյութեր FUSELAGE մաշկի համար: Այն կարող է օգտագործվել ավանդական 2xxx շարքի ալյումինե խառնուրդները փոխարինելու համար եւ ընդգրկվել է Airbus- ի Airbus- ում 03-0555 նյութական գնումների գիրք: 5028-ը 5024-ի բարելավված դասարան է, որը հարմար է լազերային եռակցման եւ շփման խառնուրդի եռակցման համար: Այն կարող է հասնել հիպերպոլիկ ինտեգրալ պատի վահանակների սողացող ձեւավորման գործընթացին, որը կոռոզիայից դիմացկուն է եւ չի պահանջում ալյումինե ծածկույթ: Համեմատած 2524 խառնուրդի հետ, FUSELAGE- ի պատի վահանակի ընդհանուր կառուցվածքը կարող է հասնել 5% կառուցվածքային քաշի կրճատմանը: AA5024-H116 ալյումինե սկանդիայի խառնուրդի թերթիկը, որը արտադրվում է Aili Aluminum ընկերության կողմից, օգտագործվել է ինքնաթիռի ֆուսելային եւ տիեզերանավերի կառուցվածքային բաղադրիչներ: AA5024-H116 խառնուրդի թերթիկի բնորոշ բնորոշ հաստությունը 1,6 մմ-ից 8.0 մմ է, իսկ ցածր խտության, չափավոր մեխանիկական հատկությունների, բարձր կոռոզիոն դիմադրության եւ խիստ ծավալային շեղման պատճառով, այն կարող է փոխարինել 2524 խառնուրդի նյութը: Ներկայումս AA5024-H116 խառնուրդի թերթիկը հավաստագրված է Airbus Aims03-04-055- ի կողմից: 2018-ի դեկտեմբերին Չինաստանի արդյունաբերության եւ տեղեկատվական տեխնոլոգիաների նախարարությունը թողարկել է «Ուղղորդող կատալոգը հիմնական նոր նյութերի ցուցահանդեսների երկրորդ խմբաքանակի առաջին խմբաքանակի համար», որը նոր նյութերի արդյունաբերության զարգացման կատալոգում ընդգրկեց «բարձր մաքրություն սկանդիում օքսիդ»: 2019-ին Չինաստանի արդյունաբերության եւ տեղեկատվական տեխնոլոգիաների նախարարությունը թողարկեց «Ուղեցույց կատալոգի հիմնական նոր նյութերի ցուցահանդեսային ծրագրերի առաջին խմբաքանակի առաջին խմբաքանակի համար», որը ներառում էր «ԱԽ պարունակող ալյումինե խառնուրդի վերամշակման նյութեր եւ ալ SI SC Եռակցման լարեր», նոր նյութերի արդյունաբերության զարգացման կատալոգում: Չինաստանի ալյումինե խումբ Հյուսիս-արեւելք Լույս Ալյումինե մշակել է Scandium եւ ցիրկոնիում պարունակող Al MG SC ZR սերիա 5B70 խառնուրդ: Համեմատեք ավանդական Al MG Series 5083 խառնուրդի հետ `առանց սկանդիի եւ ցիրկոնիումի, դրա եկամտաբերությունն ու առաձգական ուժն աճել են ավելի քան 30% -ով: Ավելին, Al MG SC ZR համաձուլումը կարող է պահպանել համեմատելի կոռոզիոն դիմադրությունը 5083 խառնուրդի վրա: Ներկայումս արդյունաբերական դասարան ունեցող հիմնական տեղական ձեռնարկություններըԱլյումինե սկանդիայի խառնուրդԱրտադրության կարողությունը հյուսիս-արեւելք թեթեւ խառնուրդային ընկերություն եւ հարավ-արեւմտյան ալյումինե արդյունաբերություն է: Northeast Light Alloy Co., Ltd- ի կողմից մշակված մեծ չափի 5B70 ալյումինե սկանդի թերթը, որը մշակվել է Northeast Light Alloy Co., Ltd.- ի կողմից: Նիհար թերթիկի արտադրանքները եւ պրոֆիլը կարող են հարմարեցվել արտադրության համար, 2 մմ-ից 6 մմ հաստությամբ միջակայքը եւ առավելագույն լայնությունը 1500 մմ: Հարավարեւմտյան ալյումինը ինքնուրույն զարգացրել է 5K40 նյութ եւ զգալի առաջընթաց է արձանագրել բարակ ափսեների զարգացման գործում: Al ZN MG Alloy- ը բարձր ամրության, լավ վերամշակման կատարմամբ եւ հիանալի եռակցման կատարմամբ: Այն անփոխարինելի եւ կարեւոր կառուցվածքային նյութեր են ընթացիկ տրանսպորտային տրանսպորտային միջոցներում, ինչպիսիք են ինքնաթիռները: Միջին ուժի զոդելի Alzn MG- ի հիման վրա սկանդիում եւ ցիրկոնում խառնուրդի տարրեր կարող են ձեւավորել մանր եւ ցրված AL3 (SC, ZR) նանոմասնիկներ միկրոտրկառուկում, զգալիորեն բարելավելով Ալյումինի մեխանիկական հատկությունները եւ սթրեսային կոռոզիոն դիմադրությունը: NASA- ի Լանգլիի հետազոտական ​​կենտրոնը մշակել է Ternary ալյումինե սկանդիայի խառնուրդ, C557 դասարանի հետ, որը պատրաստ է կիրառվել մոդելային առաքելություններում: Ստատիկ ուժը, ճաքի տարածումը եւ այս համաձուլվածքների կոշտությունը ցածր ջերմաստիճանում (-200 ℃), սենյակի ջերմաստիճանը եւ բարձր ջերմաստիճանը (107 ℃) բոլորը հավասար են կամ ավելի լավ, քան 2524 խառնուրդը: Միացյալ Նահանգների հյուսիսարեւմտյան համալսարանը մշակել է Alzn MG SC Alloy 7000 սերիան Ultra- ի բարձր ամրության ալյումինե խառնուրդը, մինչեւ 680 ՄՊ-ն առաձգական ուժով: Ձեւավորվել է համատեղ զարգացմանը միջին բարձր ամրության ալյումինե սկանդիում խառնուրդի եւ ծայրահեղ բարձր ամրության միջեւ: Al Zn MG Cu SC Alloy- ը բարձր ամրության ալյումինե խառնուրդ է `առաձգական ուժով գերազանցող 800 MPA- ն: Ներկայումս հիմնական դասարանների անվանական կազմը եւ հիմնական կատարողական պարամետրերըԱլյումինե սկանդիայի խառնուրդամփոփված են հետեւյալ կերպ, ինչպես ցույց է տրված 1-ին եւ 2-րդ աղյուսակներում:

Աղյուսակ 1 | Ալյումինե սկանդիայի խառնուրդի անվանական կազմը

Աղյուսակ 2 | Ալյումինե սկանդիայի խառնուրդի միկրոկառուցված եւ առաձգական հատկություններ

Ալյումինե սկանդիայի խառնուրդի դիմումի հեռանկարներ

Բարձր ամրություն AL ZN MG CU SC եւ Al Culi SC համաձուլվածքներ կիրառվել են բեռի կրող կառուցվածքային բաղադրիչների, ներառյալ ռուսական MIG-21 եւ MIG-29 կործանիչ ինքնաթիռներ: Ռուսական տիեզերանավ «Մարսի -1» -ի վահանակը պատրաստված է 1570 ալյումինե սկանդիայի խառնուրդից, ընդհանուր քաշի կրճատմամբ `20%: Մարս -96 տիեզերանավի գործիքի մոդուլի բեռի կրող բաղադրիչները պատրաստված են սկանդիում պարունակող 1970 ալյումինե խառնուրդից, 10% -ով նվազեցնելով գործիքների մոդուլի ծանրությունը: «Մաքուր երկինք» ծրագրում եւ ԵՄ «2050 Թռիչքի երթուղի» նախագիծը, Airbus- ը իրականացրել է ինտեգրված բեռների դռների ձեւավորում, հետազոտություն եւ մշակում եւ տեղադրում փորձարկման թռիչքներ AA5028-H116 ալյումինե սկանդիում ալյումինե իրավահաջորդների համար: AA5028- ի կողմից ներկայացված ալյումինե սկանդիայի համաձուլվածքները ցույց տվեցին վերամշակման եւ եռակցման գերազանց կատարում: Օգտագործելով Եռակցման առաջադեմ մեթոդներ, ինչպիսիք են շփումը խառնել եռակցման եւ լազերային եռակցման համար `ալյումինե խառնուրդային նյութեր պարունակող սկանդիայի հուսալի միացման համար: Օդանավի ամրապնդված բարակ ափսեի կառուցվածքներում «աշտարակելու փոխարեն եռակցման» աստիճանական իրականացումը ոչ միայն պահպանում է օդանավերի նյութերի հետեւողականությունը եւ կառուցվածքային ամբողջականությունը, արդյունավետ եւ ցածր ծախսերի արտադրության հասնելը, այլեւ ունի քաշի իջեցում եւ կնքման հետեւանքներ: Չինական օդատիեզերական հատուկ նյութերի հետազոտական ​​ինստիտուտի կողմից ալյումինե սկանդիում 5B70 խառնուրդի կիրառման ուսումնասիրությունը կոտրվել է պատի հաստության փոփոխական բաղադրիչների ուժեղ մանումի, կոռոզիոն դիմադրության եւ ուժի վերափոխման եւ եռակցման մնացորդային սթրեսի վերահսկման եւ ուժի վերահսկման տեխնոլոգիաների միջոցով: Այն պատրաստել է ալյումինե սկանդիում համաձուլիչ հարմարվողական եռակցման մետաղալար, եւ Fricate Fricate Frice Frice եռակցումը խառնուրդով համաձուլվածքով կարող է հասնել 0,92: Չինաստանի Տիեզերական տեխնոլոգիաների ակադեմիան, Կենտրոնական Հարավային համալսարանը եւ այլն իրականացրել են 5B70 նյութի լայնածավալ մեխանիկական փորձարկումներ եւ գործընթացների փորձեր, 5A06- ի կառուցվածքային նյութերի ընտրության սխեման եւ սկսել են կիրառել 5B70 ալյումինե խառնուրդը տիեզերական կայանի կնքված տնակում եւ վերադարձած տնակում: Ափսե կառուցվածքի կառուցվածքի ընդհանուր վահանակը ճնշված տնակը նախագծված է մաշկի եւ ամրապնդման կողոսկրների համադրությամբ, հասնելով ավելի բարձր կառուցվածքային ինտեգրման եւ քաշի օպտիմիզացման: Ընդհանուր կոշտության եւ ուժի բարելավում, այն նվազեցնում է միացնող բաղադրիչների քանակը եւ բարդությունը, դրանով իսկ բարձրացնելով քաշը բարձր արդյունավետությունը պահպանելիս: 5B70 նյութերի տեխնիկայի կիրառման խթանումով, 5B70 նյութի օգտագործումը աստիճանաբար կավելանա եւ կգերազանցի մատակարարման նվազագույն շեմն, ինչը կօգնի ապահովել հումքի շարունակական արտադրությունը եւ կայունությունը: Ինչպես ավելի վաղ նշվեց, չնայած ալյումինի համաձուլվածքների շատ հատկություններ բարելավվել են սկանդիումի միկրոմալոինգի միջոցով, սկանդիումի բարձր գինը եւ սակավությունը սահմանափակում են ալյումինե սկանդիայի խառնուրդների դիմումի շրջանակը: Ալյումինե խառնուրդի նյութերի համեմատ, ինչպիսիք են ալյումինե ալյումինե նյութերը պարունակող ալյումինե խառնուրդներ, ունեն լավ համապարփակ մեխանիկական հատկություններ, կոռոզիոն դիմադրություն եւ վերամշակման գերազանց բնութագրեր, որոնք դրանք օդատիեզերք են հանդիսանում հիմնական կառուցվածքային ոլորտներում: Սկանդիումի միկրոհալթոնինգի տեխնոլոգիայի վերաբերյալ հետազոտությունների շարունակական խորությամբ եւ մատակարարման շղթայի եւ արդյունաբերական շղթայի համապատասխանության բարելավման, գների եւ արժեքի գործոնների բարելավումը, որը սահմանափակում է սկանդիում ալյումինե խառնուրդների լայնածավալ արդյունաբերական կիրառումը: Լավ համապարփակ մեխանիկական հատկությունները, ալյումինե սկանդիայի համաձուլվածքների վերամշակման եւ վերամշակման գերազանց բնութագրերը դրանք դարձնում են հստակ կառուցվածքային քաշի նվազեցման առավելություններ եւ լայն կիրառական ներուժ ավիացիոն սարքավորումների արտադրության ոլորտում: