סגסוגת אלומיניום בעלת ביצועים גבוהים: סגסוגת Al-Sc

סגסוגת אלומיניום בעלת ביצועים גבוהים: סגסוגת Al-Sc

סגסוגת Al-Sc היא סוג של סגסוגת אלומיניום בעלת ביצועים גבוהים. ישנן מספר דרכים לשפר את ביצועי סגסוגת האלומיניום, ביניהן חיזוק והקשחה באמצעות מיקרו-סגסוגות הוא תחום החזית של מחקר סגסוגות אלומיניום בעלות ביצועים גבוהים ב-20 השנים האחרונות.

נקודת ההיתוך של סקנדיום היא 1541℃, ושל אלומיניום היא 660℃, לכן יש להוסיף סקנדיום לסגסוגת אלומיניום בצורת סגסוגת אב, שהיא חומר הגלם העיקרי להכנת סגסוגת אלומיניום המכילה סקנדיום. ישנן מספר שיטות להכנת סגסוגות אב, כגון שיטת הסימום, סקנדיום פלואוריד, שיטת חיזור תרמי של מתכת תחמוצת סקנדיום, שיטת אלקטרוליזה של מלח מותך וכן הלאה.

שיטת הסימום היא הוספת סקנדיום מתכתי ישירות לסגסוגת אלומיניום, דבר יקר, גורם לאובדן שריפה בתהליך ההתכה ועלות סגסוגת האב גבוהה.

מימן פלואוריד רעיל משמש בהכנת סקנדיום פלואוריד בשיטת הפחתה תרמית של מתכת, הכוללת ציוד מורכב וטמפרטורת הפחתה תרמית גבוהה של מתכת.

שיעור ההתאוששות של סקנדיום על ידי חיזור תרמי של תחמוצת סקנדיום הוא רק 80%;

מכשיר האלקטרוליזה של מלח מותך מורכב ושיעור ההמרה שלו אינו גבוה.

לאחר השוואה ובחירה, מתאים יותר להכין סגסוגת אב Al-Sc באמצעות שיטת חיזור תרמי של מלח מותך ScCl3.

שימושים:

הוספת סקנדיום זעיר לסגסוגת אלומיניום יכולה לקדם עידון גרגירים ולהעלות את טמפרטורת ההתגבשות מחדש ב-250 מעלות צלזיוס.℃~280℃זהו זיקוק גרגרים רב עוצמה ומעכב התגבשות מחדש יעיל עבור סגסוגת אלומיניום, אשר יש לו השפעה ברורה עלמשפר את המבנה והתכונות של הסגסוגת ומשפר מאוד את חוזקה, קשיותה, יכולת הריתוך ועמידותה בפני קורוזיה.

לסקנדיום יש השפעה טובה לחיזוק פיזור אלומיניום, והוא שומר על מבנה יציב שאינו מתגבש מחדש בעיבוד חם או בטיפול חישול. חלק מהסגסוגות הן יריעות מגולגלות קר עם דפורמציה רבה, אשר עדיין שומרות על מבנה זה גם לאחר חישול. עיכוב הסקנדיום במהלך התגבשות מחדש יכול לבטל את מבנה ההתגבשות מחדש באזור המושפע מחום של הריתוך. מבנה תת-הגרעין של המטריצה ​​יכול לעבור ישירות למבנה היציקה של הריתוך, מה שהופך את החיבור המרותך של סגסוגת אלומיניום המכילה סקנדיום לחוזק גבוה ועמידות בפני קורוזיה.

ההשפעה של סקנדיום על עמידות הקורוזיה של סגסוגת אלומיניום נובעת גם מעידון הגרעינים ועיכוב תהליך ההתגבשות מחדש.

תוספת של סקנדיום יכולה גם להפוך את סגסוגת האלומיניום לסופרפלסטיות טובה, וההתארכות של סגסוגת אלומיניום עם 0.5% סקנדיום יכולה להגיע ל-1100% לאחר טיפול סופרפלסטי.

לכן, סגסוגת Al-Sc צפויה להפוך לדור חדש של חומרי מבנה קלים לתעשיות התעופה, החלל והספינות, המשמשים בעיקר לריתוך חלקים מבניים של חללים, תעופה וספינות, צינורות מסגסוגת אלומיניום לסביבות קורוזיביות אלקליות, מיכלי שמן לרכבות, חלקים מבניים מרכזיים של רכבות מהירות וכו'.

סיכוי יישום:

לסגסוגת אלומיניום המכילה סקנדיום יש פוטנציאל יישום רחב במחלקות היי-טק כגון ספינות, תעשיית התעופה והחלל, טילים ורקטות, אנרגיה גרעינית וכו'. על ידי הוספת סקנדיום זעיר, התקווה היא לפתח סדרה של חומרי סגסוגת אלומיניום בעלי ביצועים גבוהים מדור חדש המבוססים על סגסוגת האלומיניום הקיימת, כגון סגסוגת אלומיניום בעלת חוזק גבוה וקשיחות גבוהה במיוחד, סגסוגת אלומיניום עמידה בפני קורוזיה בחוזק גבוה, סגסוגת אלומיניום עמידה בפני קרינת נויטרונים בחוזק גבוה וכן הלאה. לסגסוגות אלו תהיה פוטנציאל יישום אטרקטיבי מאוד בתעשיות התעופה והחלל, האנרגיה הגרעינית ובניית ספינות בשל תכונותיהן המקיפות המצוינות, וניתן להשתמש בהן גם בכלי רכב קלים וברכבות מהירות. לכן, סגסוגת אלומיניום המכילה סקנדיום הפכה לחומר מבני סגסוגת אלומיניום בעלת ביצועים גבוהים אטרקטיבי ותחרותי נוסף לאחר סגסוגת AlLi. סין עשירה במשאבי סקנדיום ויש לה בסיס מסוים למחקר וייצור תעשייתי של סקנדיום, שהיא עדיין היצואנית העיקרית של תחמוצת סקנדיום. יש חשיבות מסחררת לפיתוח חומרי סגסוגת אלומיניום לבנייה מתקדמת וביטחונית לאומית בסין, והיא יכולה למקסם את יתרונות משאבי הסקנדיום בסין ולקדם את פיתוח תעשיית הסקנדיום והכלכלה הלאומית בסין.