Ҳамчун хӯлаи сабук, ки барои таҷҳизоти нақлиёти авиатсионӣ муҳим аст, хосиятҳои механикии макроскопии хӯлаи алюминий бо микроструктураи он зич алоқаманданд. Бо тағир додани унсурҳои асосии хӯлаи алюминий дар сохтори хӯлаи алюминий, микроструктураи хӯлаи алюминий метавонад тағир дода шавад ва хосиятҳои механикии макроскопӣ ва дигар хосиятҳо (ба монанди муқовимат ба зангзанӣ ва иҷрои кафшер) мавод метавонад ба таври назаррас беҳтар карда шавад. То ба имрӯз, микроаллойкунӣ стратегияи ояндадори технологии рушди технологӣ барои оптимизатсияи микроструктураи хӯлаҳои алюминий ва беҳтар кардани хосиятҳои ҳамаҷонибаи маводи хӯлаи алюминий гардид.Скандиум(Sc) самараноктарин тақвиятдиҳандаи унсури микроэлементӣ мебошад, ки барои хӯлаҳои алюминий маълум аст. Ҳалпазирии скандий дар матритсаи алюминий камтар аз 0,35 вазн.% аст, Илова кардани миқдори микроэлементҳои скандӣ ба хӯлаҳои алюминий метавонад микроструктураи онҳоро ба таври муассир беҳтар созад, қувват, сахтӣ, пластикӣ, устувории ҳароратӣ ва муқовимат ба зангзании онҳоро ҳамаҷониба беҳтар созад. Скандий дар хӯлаҳои алюминий таъсири зиёди физикӣ дорад, аз ҷумла таҳкими маҳлули сахт, таҳкими зарраҳо ва ҷилавгирӣ аз кристаллизатсия. Ин мақола рушди таърихӣ, пешрафтҳои охирин ва татбиқи эҳтимолии хӯлаҳои алюминийи скандиро дар соҳаи истеҳсоли таҷҳизоти авиатсионӣ муаррифӣ мекунад.
Тадқиқот ва коркарди хӯлаи скандии алюминий
Илова кардани скандиум ҳамчун элементи хӯла ба хӯлаҳои алюминийро метавон ба солҳои 1960 мушоҳида кард. Дар он вакт аксарияти корхо дар системахои бинарии Al Sc ва семохаи AlMg Sc ба чо оварда мешуданд. Дар солхои 70-ум Институти металлургия ва материалшиносии ба номи Байкови Академияи Фанхои СССР ва Институти умумироссиягии тадкикоти илмии хӯлаи сабук оид ба шакл ва механизми пайдоиши скандий дар хӯлаҳои алюминий тадқиқоти мунтазам гузарониданд. Пас аз кӯшишҳои тақрибан чиҳилсола, 14 навъи хӯлаҳои скандии алюминий дар се силсилаи асосӣ (Al Mg Sc, Al Li Sc, Al Zn Mg Sc) таҳия карда шуданд. Ҳалпазирии атомҳои скандий дар алюминий паст аст ва бо истифода аз равандҳои мувофиқи коркарди гармӣ, боришотҳои нано-зичии баланд Al3Sc метавонанд боришот шаванд. Ин марҳилаи боришот тақрибан курашакл буда, зарраҳои хурд ва тақсимоти пароканда аст ва бо матритсаи алюминий муносибати хуби мувофиқ дорад, ки метавонад қувваи ҳарорати хонагии хӯлаҳои алюминийро хеле беҳтар кунад. Илова бар ин, боришотҳои нано Al3Sc дорои устувории хуби гармӣ ва муқовимати дағалона дар ҳарорати баланд (дар ҳудуди 400 ℃) мебошанд, ки барои муқовимати гармии сахти хӯла хеле муфид аст. Дар хӯлаҳои скандии алюминии истеҳсоли Русия, хӯлаи 1570 аз сабаби қувваи баландтарин ва васеътарин истифодааш таваҷҷӯҳи зиёдро ҷалб кардааст. Ин хӯла дар доираи ҳарорати кории -196 ℃ то 70 ℃ кори аъло нишон медиҳад ва дорои суперпластикии табиӣ мебошад, ки метавонад хӯлаи алюминийи LF6-и Русияро (хӯлаи магнийи алюминий, ки асосан аз алюминий, магний, мис, марганец ва кремний иборат аст) иваз кунад, барои сохторҳои кафшери борбардор дар муҳити моеъ, ба таври назаррас беҳтар карда мешавад. Илова бар ин, Русия инчунин хӯлаҳои скандии магнийи алюминийи руҳро, ки соли 1970 муаррифӣ шудааст, бо қувваи моддии зиёда аз 500 МПа таҳия кардааст.
Вазъи индустриализатсияХӯлаи скандии алюминий
Соли 2015 Иттиҳодияи Аврупо "Харитаи роҳи аврупоии металлургӣ: дурнамои истеҳсолкунандагон ва корбарони ниҳоӣ"-ро нашр кард, ки омӯзиши кафшерпазирии алюминийро пешниҳод кард.хӯлаҳои скандии магний. Дар моҳи сентябри соли 2020 Иттиҳоди Аврупо рӯйхати 29 захираи асосии маъданӣ, аз ҷумла скандиро нашр кард. Хӯлаи алюминийи скандии магний 5024H116, ки аз ҷониби Ale Aluminium дар Олмон таҳия шудааст, дорои қувваи миёна то баланд ва таҳаммулпазирии зарари баланд буда, онро барои пӯсти фюзеляж маводи хеле умедбахш месозад. Он метавонад барои иваз кардани хӯлаҳои алюминийи анъанавии 2xxx истифода шавад ва ба китоби Airbus AIMS03-01-055 оид ба хариди мавод дохил карда шудааст. 5028 дараҷаи такмилёфтаи 5024 мебошад, ки барои кафшери лазерӣ ва кафшери фриксионӣ мувофиқ аст. Он метавонад ба раванди ташаккули резиши панелҳои интегралии девори гиперболӣ ноил шавад, ки ба зангзанӣ тобовар аст ва рӯйпӯши алюминийро талаб намекунад. Дар муқоиса бо хӯлаи 2524, сохтори умумии панели девории фюзеляж метавонад ба 5% кам кардани вазни сохторӣ ноил шавад. Лавҳаи хӯлаи скандии алюминийи AA5024-H116, ки аз ҷониби ширкати Aili Aluminium истеҳсол шудааст, барои истеҳсоли фюзеляжҳои ҳавопаймо ва ҷузъҳои сохтории киштии кайҳонӣ истифода шудааст. Ғафсии маъмулии варақи хӯлаи AA5024-H116 аз 1,6 мм то 8,0 мм аст ва аз сабаби зичии паст, хосиятҳои механикии мӯътадил, муқовимат ба зангзании баланд ва инҳирофоти андозагирии он, он метавонад хӯлаи 2524-ро ҳамчун маводи пӯсти фюзеляж иваз кунад. Дар айни замон, варақи хӯлаи AA5024-H116 аз ҷониби Airbus AIMS03-04-055 тасдиқ карда шудааст. Моҳи декабри соли 2018 Вазорати саноат ва технологияҳои иттилоотии Чин «Каталоги роҳнамо барои нахустин партияи намоишҳои дуюмдараҷаи истифодаи маводи асосии нав (Нашри 2018)»-ро нашр кард, ки ба каталоги рушди саноати маводи нав «оксиди скандии тозаи баланд» дохил карда шудааст. Дар соли 2019 Вазорати саноат ва технологияҳои иттилоотии Чин "Каталоги роҳнамо барои нахустин партияи татбиқи намоишии маводҳои нави калидӣ (Нашри 2019)" -ро нашр кард, ки дар он "Sc дорои маводи коркарди алюминий ва симҳои кафшери Al Si Sc" ба феҳристи рушди саноати масолеҳи нав дохил карда шудааст. China Aluminium Group Northeast Light Alloy як хӯлаи силсилаи Al Mg Sc Zr 5B70-ро таҳия кардааст, ки дорои скандий ва цирконий мебошад. Дар муқоиса бо хӯлаи анъанавии силсилаи Al Mg 5083 бидуни скандий ва цирконий, ҳосилнокӣ ва қувваи кашиши он беш аз 30% зиёд шудааст. Ғайр аз он, хӯлаи Al Mg Sc Zr метавонад муқовимат ба зангзании муқоисашавандаро ба хӯлаи 5083 нигоҳ дорад. Хозир корхонахои асосии ватанй дорой разряди саноатйхӯлаи скандии алюминийиқтидори истеҳсолии Northeast Light Alloy Company ва Ҷанубу Ғарбӣ саноати алюминий мебошанд. Лавҳаи хӯлаи алюминийи скандии калонҳаҷми 5B70, ки аз ҷониби Northeast Light Alloy Co., Ltd таҳия шудааст, метавонад плитаҳои калони ғафси алюминийро бо ғафсии максималии 70 мм ва паҳнои максималии 3500 мм таъмин намояд; Маҳсулоти варақи борик ва маҳсулоти профилиро барои истеҳсол фармоиш додан мумкин аст, ки ғафсӣ аз 2 мм то 6 мм ва паҳнои ҳадди аксар аз 1500 мм аст. Алюминийи Ҷанубу Ғарбӣ мустақилона маводи 5K40-ро таҳия карда, дар таҳияи плитаҳои борик пешрафти назаррас ба даст овард. Хӯлаи Al Zn Mg як хӯлаи сахтгиранда бо қувваи баланд, иҷрои хуби коркард ва иҷрои аълои кафшер мебошад. Он як маводи зарурӣ ва муҳими сохторӣ дар воситаҳои нақлиёти кунунӣ, ба монанди ҳавопаймоҳо мебошад. Дар асоси қувваи миёнаи кафшершавандаи AlZn Mg, илова кардани элементҳои хӯлаи скандий ва цирконий метавонад дар микроструктура нанозарраҳои хурд ва парокандаи Al3 (Sc, Zr) ташкил карда, хосиятҳои механикӣ ва муқовимат ба зангзании фишори хӯларо ба таври назаррас беҳтар кунанд. Маркази тадқиқотии Лангли NASA як хӯлаи сегонаи скандии алюминийро бо дараҷаи C557 таҳия кардааст, ки барои истифода дар миссияҳои намунавӣ омода аст. Қувваи статикӣ, паҳншавии тарқишҳо ва устувории шикастани ин хӯла дар ҳарорати паст (-200 ℃), ҳарорати хонагӣ ва ҳарорати баланд (107 ℃) ҳама ба хӯлаи 2524 баробар ё беҳтар аст. Донишгоҳи шимолу ғарбии Иёлоти Муттаҳида хӯлаи AlZn Mg Sc 7000-и силсилаи хӯлаи алюминии ултрабаландро бо қувваи кашиш то 680 МПа таҳия кардааст. Намунаи рушди муштарак байни хӯлаи скандии алюминийи иқтидори миёна ва қувваи ултра баланд Al Zn Mg Sc ташаккул ёфтааст. Хӯлаи Al Zn Mg Cu Sc як хӯлаи алюминийи пурқувват аст, ки қувваи кашиш аз 800 МПа зиёд аст. Дар айни замон, таркиби номиналӣ ва параметрҳои асосии иҷрои синфҳои асосиихӯлаи скандии алюминийки дар чадвалхои 1 ва 2 нишон дода шудаанд, ба таври зерин чамъбаст карда мешаванд.
Љадвали 1 | Таркиби номиналии хӯлаи алюминийи скандий
Љадвали 2 | Микроструктура ва хосиятҳои кашиши алюминийи скандиум
Дурнамои татбиқи хӯлаи скандии алюминий
Хӯлаҳои қувваташон баланд Al Zn Mg Cu Sc ва Al CuLi Sc ба ҷузъҳои сохтории борбардор, аз ҷумла ҳавопаймоҳои ҷангии МиГ-21 ва МиГ-29-и Русия истифода шуданд. Панели асбобхои киштии фалакпаймои русии «Марс-1» аз хӯлаи скандии алюминии 1570 сохта шудааст, ки вазни умумии он 20 фоиз кам карда мешавад. Лоиҳаи "2050 Flight Flight", Airbus тарҳрезӣ, таҳқиқот ва таҳия, истеҳсол ва насби ҳавопаймоҳои A321-ро дар асоси вориси алюминийи 5028-H116 аз хӯлаи скандии алюминийи 5024, ки аз ҷониби коркарди аълои хӯлаҳои скандии AA50 муаррифӣ шудааст, анҷом дод усулҳои пешрафтаи кафшер, аз қабили кафшери фриксионӣ ва кафшери лазерӣ барои ноил шудан ба пайвасти боэътимоди маводи хӯлаи алюминийи скандӣ Татбиқи тадриҷан дар конструксияҳои плитаи тунуки ҳавопаймоӣ на танҳо мутобиқати маводи ҳавопаймоӣ ва якпорчагии сохторро нигоҳ медорад, балки ба даст овардани вазн ва коркарди пастро дорад. Тадқиқоти татбиқи хӯлаи скандии 5B70 аз ҷониби Институти Тадқиқотии Маводҳои махсуси Чин тавассути технологияҳои ресандагии қавии ҷузъҳои ғафсии девор, назорати муқовимат ба зангзанӣ ва мувофиқати қувват ва назорати фишори боқимондаи кафшер хӯлаи скандии алюминӣ ва коэффисиенти кафшери ғафсро дар ҳама гуна симҳои ғафсӣ омода кардааст. 0.92 Академияи технологияҳои кайҳонии Чин, Донишгоҳи Марказии Ҷанубӣ ва дигарон озмоишҳои васеъи механикӣ ва таҷрибаҳоро дар маводи 5B70 гузарониданд, схемаи интихоби маводи сохториро барои 5A06 такмил доданд ва ба кор бурдани хӯлаи алюминийи 5B70 ба сохтори асосии девори девори девори болои кабина оғоз карданд Кабинаи сохтори плиткаи фишороваранда бо омезиши пӯст ва қабурғаҳои мустаҳкам тарҳрезӣ шудааст, ки ба ҳамгироии баландтари сохторӣ ва оптимизатсияи вазн ноил мешавад, дар ҳоле ки мустаҳкамӣ ва мустаҳкамии умумӣ, шумора ва мураккабии ҷузъҳои пайвасткуниро коҳиш медиҳад ва ба ин васила вазнро дар баробари нигоҳ доштани иҷрои баланди маводи муҳаррики 5570 зиёд мекунад. ҳадди ақали таъминот, ки ба таъмини истеҳсоли муттасил ва сифати устувори ашёи хом ва ба таври назаррас коҳиш додани нархи ашёи хом мусоидат мекунад, тавре ки дар боло зикр гардид, гарчанде ки бисёр хосиятҳои хӯлаҳои алюминий тавассути микроаломатҳои скандӣ такмил дода шудаанд, нархи баланд ва кам будани скандӣ доираи татбиқи хӯлаҳои алюминийро маҳдуд мекунад, дар муқоиса бо ҳама маводи хӯлаи алюминий, AlM. Хусусиятҳои хуби механикӣ, муқовимат ба зангзанӣ ва хусусиятҳои коркарди аъло, ки онҳоро дар истеҳсоли ҷузъҳои асосии сохторӣ дар соҳаҳои саноатӣ, аз қабили аэрокосмосӣ, бо амиқтар кардани пайвастаи технологияи микроаломатӣ ва такмил додани занҷири таъминот ва занҷири саноатӣ, нарх ва хароҷоти васеъ истифода мебаранд, ки истифодаи васеътари алюминийро маҳдуд мекунанд хосиятҳои механикии ҳамаҷониба, муқовимат ба зангзании, ва хусусиятҳои коркарди аълои хӯлаҳои скандии алюминий онҳоро водор месозад, ки бартариҳои равшани сохтории коҳиш додани вазн ва потенсиали васеъ дар соҳаи истеҳсоли таҷҳизоти авиатсионӣ дошта бошанд.
Вақти фиристодан: октябр-29-2024