Kòm yon alyaj lejè ki enpòtan anpil pou ekipman transpò aviyasyon, pwopriyete mekanik makroskopik alyaj aliminyòm nan gen yon relasyon sere avèk mikwoestrikti li. Lè yo chanje prensipal eleman alyaj yo nan estrikti alyaj aliminyòm nan, yo ka chanje mikwoestrikti alyaj aliminyòm nan, epi yo ka amelyore anpil pwopriyete mekanik makroskopik ak lòt pwopriyete (tankou rezistans korozyon ak pèfòmans soude) materyèl la. Jiska prezan, mikwoalyaj vin estrateji devlopman teknolojik ki pi pwomèt pou optimize mikwoestrikti alyaj aliminyòm yo epi amelyore pwopriyete konplè materyèl alyaj aliminyòm yo.Eskandyòm(Sc) se amelyoratè eleman mikwoalyaj ki pi efikas ke yo konnen pou alyaj aliminyòm. Solubilite eskandyòm nan matris aliminyòm lan mwens pase 0.35% an pwa. Ajoute tras eleman eskandyòm nan alyaj aliminyòm ka amelyore mikwoestrikti yo efektivman, amelyore nèt fòs yo, dite yo, plastisite yo, estabilite tèmik yo, ak rezistans korozyon yo. Eskandyòm gen plizyè efè fizik nan alyaj aliminyòm, tankou ranfòsman solisyon solid, ranfòsman patikil, ak anpèchman rekristalizasyon. Atik sa a pral prezante devlopman istorik, dènye pwogrè yo, ak aplikasyon potansyèl alyaj aliminyòm ki gen eskandyòm nan domèn fabrikasyon ekipman aviyasyon.
Rechèch ak Devlopman nan alyaj aliminyòm eskandyòm
Yo ka remonte adisyon eskandyòm kòm yon eleman alyaj nan alyaj aliminyòm yo depi ane 1960 yo. Nan moman sa a, pifò travay la te fèt nan sistèm alyaj binè AlSc ak tènè AlMgSc. Nan ane 1970 yo, Enstiti Metaliji ak Syans Materyèl Baykov nan Akademi Syans Sovyetik la ak Enstiti Rechèch sou Alyaj Lejè nan Larisi te fè yon etid sistematik sou fòm ak mekanis eskandyòm nan alyaj aliminyòm yo. Apre prèske karant ane efò, yo te devlope 14 klas alyaj aliminyòm eskandyòm nan twa seri prensipal (AlMgSc, AlLiSc, AlZnMgSc). Solubilite atòm eskandyòm nan aliminyòm ba, epi lè yo itilize pwosesis tretman chalè ki apwopriye, yo ka presipite nano Al3Sc dansite segondè. Faz presipitasyon sa a prèske esferik, ak ti patikil ak distribisyon dispèse, epi li gen yon bon relasyon koeran ak matris aliminyòm lan, sa ki ka amelyore anpil rezistans alyaj aliminyòm yo nan tanperati chanm. Anplis de sa, presipite nano Al3Sc yo gen bon estabilite tèmik ak rezistans a koryas nan tanperati ki wo (nan lespas 400 ℃), ki trè benefik pou gwo rezistans chalè alyaj la. Nan alyaj aliminyòm eskandyòm ki fèt an Larisi, alyaj 1570 la te atire anpil atansyon akòz pi gwo fòs li ak aplikasyon ki pi laj li. Alyaj sa a montre pèfòmans ekselan nan seri tanperati k ap travay -196 ℃ a 70 ℃ epi li gen superplastisite natirèl, ki ka ranplase alyaj aliminyòm LF6 ki fèt an Larisi a (yon alyaj aliminyòm mayezyòm ki konpoze sitou de aliminyòm, mayezyòm, kwiv, Manganèz, ak Silisyòm) pou estrikti soude ki sipòte chaj nan mwayen oksijèn likid, ak pèfòmans ki amelyore anpil. Anplis de sa, Larisi te devlope tou alyaj aliminyòm zenk mayezyòm eskandyòm, reprezante pa 1970, ak yon fòs materyèl ki plis pase 500MPa.
Sitiyasyon endistriyalizasyon anAlyaj aliminyòm eskandyòm
An 2015, Inyon Ewopeyen an te pibliye "Plan Aksyon Metaliji Ewopeyen an: Pèspektiv pou Manifaktirè yo ak Itilizatè Final yo", ki te pwopoze pou etidye soudabilite aliminyòm.alyaj mayezyòm eskandyòmNan mwa septanm 2020, Inyon Ewopeyen an te pibliye yon lis 29 resous mineral kle, tankou eskandyòm. Alyaj aliminyòm mayezyòm eskandyòm 5024H116 ki te devlope pa Ale Aluminum nan Almay gen yon rezistans mwayen pou rive wo ak yon tolerans domaj ki wo, sa ki fè li yon materyèl trè pwomèt pou po fuselage. Li ka itilize pou ranplase alyaj aliminyòm seri 2xxx tradisyonèl yo epi li te enkli nan liv akizisyon materyèl AIMS03-01-055 Airbus la. 5028 se yon klas amelyore nan 5024, apwopriye pou soude lazè ak soude friksyon-brase. Li ka reyalize pwosesis fòmasyon fluaj panno miray entegral ipèbolik, ki reziste korozyon epi ki pa bezwen kouch aliminyòm. Konpare ak alyaj 2524 la, estrikti jeneral panno miray fuselage la ka reyalize yon rediksyon pwa estriktirèl 5%. Fèy alyaj aliminyòm eskandyòm AA5024-H116 ki te pwodui pa Aili Aluminum Company te itilize pou fabrike fuselage avyon ak konpozan estriktirèl veso espasyal. Epesè tipik fèy alyaj AA5024-H116 la se 1.6mm a 8.0mm, e akòz dansite ki ba li yo, pwopriyete mekanik modere li yo, gwo rezistans korozyon li yo, ak devyasyon dimansyonèl strik li yo, li ka ranplase alyaj 2524 kòm materyèl po fuselage la. Kounye a, fèy alyaj AA5024-H116 la te sètifye pa Airbus AIMS03-04-055. Nan mwa desanm 2018, Ministè Endistri ak Teknoloji Enfòmasyon Lachin nan te pibliye "Katalòg Gid pou Premye Pakèt Demonstrasyon Aplikasyon Segondè Nouvo Materyèl Kle yo (Edisyon 2018)", ki te enkli "oksid eskandyòm ki gen gwo pite" nan katalòg devlopman endistri nouvo materyèl yo. Nan lane 2019, Ministè Endistri ak Teknoloji Enfòmasyon Lachin nan te pibliye "Katalòg Gid pou Premye Pakèt Aplikasyon Demonstrasyon Nouvo Materyèl Kle yo (Edisyon 2019)", ki te enkli "materyèl pwosesis alyaj aliminyòm ki gen Sc ak fil soude Al Si Sc" nan katalòg devlopman endistri nouvo materyèl yo. Gwoup aliminyòm Lachin nan Northeast Light Alloy devlope yon alyaj Al Mg Sc Zr seri 5B70 ki gen eskandyòm ak zirkonyòm. Konpare ak alyaj tradisyonèl Al Mg seri 5083 la san eskandyòm ak zirkonyòm, rannman ak rezistans tansyon li ogmante plis pase 30%. Anplis, alyaj Al Mg Sc Zr a ka kenbe yon rezistans korozyon konparab ak alyaj 5083 la. Kounye a, prensipal antrepriz domestik yo ki gen klas endistriyèl...alyaj aliminyòm eskandyòmKapasite pwodiksyon yo se Northeast Light Alloy Company ak Southwest Aluminum Industry. Gwo fèy alyaj aliminyòm eskandyòm 5B70 ki devlope pa Northeast Light Alloy Co., Ltd. ka bay gwo plak epè alyaj aliminyòm ak yon epesè maksimòm 70mm ak yon lajè maksimòm 3500mm; Pwodwi fèy mens ak pwodwi pwofil yo ka Customized pou pwodiksyon, ak yon seri epesè 2mm a 6mm ak yon lajè maksimòm 1500mm. Southwest Aluminum te devlope materyèl 5K40 poukont li epi li te fè pwogrè siyifikatif nan devlopman plak mens. Alyaj Al Zn Mg se yon alyaj ki dire lontan ak gwo fòs, bon pèfòmans pwosesis, ak ekselan pèfòmans soude. Li se yon materyèl estriktirèl endispansab ak enpòtan nan machin transpò aktyèl tankou avyon. Sou baz AlZn Mg soudab fòs mwayen, ajoute eleman alyaj eskandyòm ak zirkonyòm ka fòme ti nanopartikil Al3 (Sc, Zr) dispèse nan mikwoestrikti a, amelyore anpil pwopriyete mekanik ak rezistans korozyon estrès alyaj la. Sant Rechèch Langley nan NASA a devlope yon alyaj aliminyòm eskandyòm tènè ak klas C557, ki pare pou itilize nan misyon modèl. Rezistans estatik, pwopagasyon fant, ak rezistans frakti alyaj sa a nan tanperati ki ba (-200 ℃), tanperati chanm, ak tanperati ki wo (107 ℃) tout egal oswa pi bon pase sa yo ki nan alyaj 2524 la. Inivèsite Northwestern nan Etazini te devlope alyaj AlZn Mg Sc seri 7000 alyaj aliminyòm ultra-wo fòs, ak yon rezistans tansyon jiska 680MPa. Yo te fòme yon modèl devlopman jwenti ant alyaj aliminyòm eskandyòm mwayen wo fòs ak Al Zn Mg Sc ultra-wo fòs. Alyaj Al Zn Mg Cu Sc se yon alyaj aliminyòm wo fòs ak yon rezistans tansyon ki depase 800 MPa. Kounye a, konpozisyon nominal ak paramèt pèfòmans debaz klas prensipal yo...alyaj aliminyòm eskandyòmyo rezime jan sa a, jan yo montre nan Tablo 1 ak 2.
Tablo 1 | Konpozisyon Nominal Alyaj Aliminyòm Eskandyòm
Tablo 2 | Mikwoestrikti ak Pwopriyete Tansyon Alyaj Aliminyòm Eskandyòm
Pèspektiv aplikasyon alyaj aliminyòm eskandyòm
Yo te aplike alyaj Al Zn Mg Cu Sc ak Al CuLi Sc ki gen gwo rezistans nan konpozan estriktirèl ki sipòte chaj, tankou avyon de gè Ris MiG-21 ak MiG-29 yo. Tablodbò veso espasyal Ris "Mars-1" la fèt ak alyaj aliminyòm eskandyòm 1570, sa ki diminye pwa total la pa 20%. Konpozan ki sipòte chay modil enstriman veso espasyal Mars-96 la fèt ak alyaj aliminyòm 1970 ki gen eskandyòm, sa ki diminye pwa modil enstriman an pa 10%. Nan pwogram "Clean Sky" la ak pwojè "2050 Flight Route" Inyon Ewopeyen an, Airbus te fè konsepsyon entegre pòt kago, rechèch ak devlopman, fabrikasyon, ak vòl tès enstalasyon pou avyon A321 ki baze sou siksesè alyaj aliminyòm eskandyòm AA5028-H116 ki soti nan alyaj aliminyòm eskandyòm 5024 la. Alyaj aliminyòm eskandyòm ki reprezante pa AA5028 yo te demontre ekselan pèfòmans nan pwosesis ak soude. Yo te itilize teknik soude avanse tankou soude pa friksyon ak soude lazè pou reyalize yon koneksyon serye ant materyèl alyaj aliminyòm ki gen eskandyòm. Aplikasyon gradyèl "soude olye de rivete" nan estrikti plak mens ranfòse avyon yo pa sèlman kenbe konsistans materyèl avyon yo ak entegrite estriktirèl la, sa ki pèmèt yon fabrikasyon efikas ak pri ki ba, men tou li gen efè rediksyon pwa ak sele. Rechèch aplikasyon alyaj aliminyòm eskandyòm 5B70 pa China Aerospace Special Materials Research Institute la te kraze teknoloji wotasyon fò konpozan epesè miray varyab, kontwòl rezistans korozyon ak matche fòs, ak kontwòl estrès rezidyèl soude. Yo te prepare fil soude adaptatif alyaj aliminyòm eskandyòm, epi koyefisyan fòs jwenti soude friksyon brase pou plak epè nan alyaj la ka rive nan 0.92. Akademi Teknoloji Espasyal Lachin nan, Inivèsite Sid Santral la, ak lòt moun te fè tès pèfòmans mekanik vaste ak eksperyans pwosesis sou materyèl 5B70 la, yo te amelyore ak iterasyon plan seleksyon materyèl estriktirèl pou 5A06 la, epi yo te kòmanse aplike alyaj aliminyòm 5B70 la nan estrikti prensipal panno miray ranfòse jeneral kabin sele estasyon espasyal la ak kabin retou a. Panno miray jeneral kabin presyonize estrikti plak la fèt ak yon konbinezon po ak zo kòt ranfòsman, reyalize yon pi gwo entegrasyon estriktirèl ak optimize pwa. Pandan y ap amelyore rijidite ak fòs jeneral, li diminye kantite ak konpleksite konpozan koneksyon yo, kidonk diminye pwa plis pandan y ap kenbe pèfòmans segondè. Avèk pwomosyon aplikasyon jeni materyèl 5B70 la, itilizasyon materyèl 5B70 la pral... piti piti ogmante epi depase papòt minimòm ekipman pou, sa ki pral ede asire pwodiksyon kontinyèl ak bon jan kalite matyè premyè ki estab, epi redwi anpil pri matyè premyè yo. Jan nou te mansyone pi bonè, byenke anpil pwopriyete alyaj aliminyòm yo te amelyore atravè mikwoalyaj eskandyòm, pri ki wo ak rareté eskandyòm limite seri aplikasyon alyaj eskandyòm aliminyòm yo. Konpare ak materyèl alyaj aliminyòm tankou Al Cu, Al Zn, Al ZnMg, materyèl alyaj aliminyòm ki gen eskandyòm yo gen bon pwopriyete mekanik konplè, rezistans korozyon, ak ekselan karakteristik pwosesis, ki fè yo gen laj kandida aplikasyon nan fabrikasyon prensipal konpozan estriktirèl nan domèn endistriyèl tankou ayewospasyal. Avèk pwofondisman kontinyèl nan rechèch sou teknoloji mikwoalyaj eskandyòm ak amelyorasyon nan matche chèn ekipman ak chèn endistriyèl, faktè pri ak pri ki limite aplikasyon endistriyèl sou gwo echèl alyaj aliminyòm eskandyòm yo pral piti piti amelyore. Bon pwopriyete mekanik konplè, rezistans korozyon, ak ekselan karakteristik pwosesis alyaj aliminyòm eskandyòm yo fè yo gen avantaj klè nan rediksyon pwa estriktirèl ak yon potansyèl aplikasyon laj nan domèn fabrikasyon ekipman aviyasyon.
Dat piblikasyon: 29 oktòb 2024