Hợp kim nhôm hiệu suất cao: Hợp kim Al-Sc

Hợp kim nhôm hiệu suất cao: Hợp kim Al-Sc

Hợp kim Al-Sc là một loại hợp kim nhôm hiệu suất cao. Có một số cách để cải thiện hiệu suất của hợp kim nhôm, trong đó hợp kim vi mô gia cường và tôi luyện là lĩnh vực biên giới của nghiên cứu hợp kim nhôm hiệu suất cao trong 20 năm gần đây.

Điểm nóng chảy của scandi là 1541℃, và nhôm là 660℃, vì vậy scandi phải được thêm vào hợp kim nhôm dưới dạng hợp kim chính, đây là nguyên liệu thô chính để chế tạo hợp kim nhôm có chứa scandi. Có một số phương pháp để chế tạo hợp kim chính, chẳng hạn như phương pháp pha tạp, scandi florua, phương pháp khử nhiệt kim loại oxit scandi, phương pháp điện phân muối nóng chảy, v.v.

Phương pháp pha tạp là thêm trực tiếp kim loại scandium vào hợp kim nhôm, phương pháp này tốn kém, tổn thất do cháy trong quá trình nấu chảy và giá thành hợp kim chính cao.

Hydro florua độc hại được sử dụng trong quá trình điều chế scandi florua bằng phương pháp khử nhiệt kim loại của scandi florua, phương pháp này có thiết bị phức tạp và nhiệt độ khử nhiệt kim loại cao

Tỷ lệ thu hồi scandi bằng cách khử nhiệt kim loại của scandi oxit chỉ đạt 80%;

Thiết bị điện phân muối nóng chảy phức tạp và tỷ lệ chuyển đổi không cao.

Sau khi so sánh và lựa chọn, việc chế tạo hợp kim chủ Al-Sc bằng phương pháp khử nhiệt muối nóng chảy ScCl3 Al-Mg là phù hợp hơn.

Công dụng:

Thêm dấu vết scandium vào hợp kim nhôm có thể thúc đẩy quá trình tinh chế hạt và tăng nhiệt độ kết tinh lại lên 250℃~280℃. Nó là một chất tinh chế hạt mạnh mẽ và là chất ức chế kết tinh lại hiệu quả cho hợp kim nhôm, có ảnh hưởng rõ ràng đến thCấu trúc và tính chất của hợp kim và cải thiện đáng kể độ bền, độ cứng, khả năng hàn và khả năng chống ăn mòn.

Scandium có tác dụng tăng cường phân tán tốt đối với nhôm, và duy trì cấu trúc ổn định không kết tinh lại trong quá trình gia công nóng hoặc ủ. Một số hợp kim là tấm cán nguội có độ biến dạng lớn, vẫn duy trì cấu trúc này ngay cả sau khi ủ. Việc ức chế scandium khi kết tinh lại có thể loại bỏ cấu trúc kết tinh lại trong vùng chịu ảnh hưởng nhiệt của mối hàn, cấu trúc hạt phụ của ma trận có thể được chuyển trực tiếp sang cấu trúc đúc sẵn của mối hàn, giúp mối hàn hợp kim nhôm chứa scandium có độ bền và khả năng chống ăn mòn cao.

Tác dụng của scandium đối với khả năng chống ăn mòn của hợp kim nhôm cũng là do quá trình tinh chế hạt và ức chế quá trình kết tinh lại.

Việc bổ sung scandium cũng có thể làm cho hợp kim nhôm có tính siêu dẻo tốt và độ giãn dài của hợp kim nhôm với 0,5% scandium có thể đạt tới 1100% sau khi xử lý siêu dẻo.

Do đó, hợp kim Al-Sc được kỳ vọng sẽ trở thành thế hệ vật liệu kết cấu nhẹ mới cho ngành hàng không vũ trụ, hàng không và tàu thủy, chủ yếu được sử dụng để hàn các bộ phận kết cấu chịu tải của ngành hàng không vũ trụ, hàng không và tàu thủy, ống hợp kim nhôm cho môi trường trung bình ăn mòn kiềm, bồn chứa dầu đường sắt, các bộ phận kết cấu quan trọng của tàu cao tốc, v.v.

Triển vọng ứng dụng:

Hợp kim nhôm chứa Sc có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghệ cao như tàu thủy, công nghiệp hàng không vũ trụ, tên lửa và tên lửa đạn đạo, năng lượng hạt nhân, v.v. Bằng cách thêm dấu vết scandium, hy vọng sẽ phát triển một loạt các vật liệu hợp kim nhôm hiệu suất cao thế hệ mới dựa trên hợp kim nhôm hiện có, chẳng hạn như hợp kim nhôm có độ bền cực cao và độ dẻo dai cao, hợp kim nhôm chống ăn mòn cường độ cao, hợp kim nhôm chống bức xạ neutron cường độ cao, v.v. Các hợp kim này sẽ có triển vọng ứng dụng rất hấp dẫn trong ngành hàng không vũ trụ, năng lượng hạt nhân và đóng tàu vì các đặc tính toàn diện tuyệt vời của chúng và cũng có thể được sử dụng trong các loại xe hạng nhẹ và tàu cao tốc. Do đó, hợp kim nhôm chứa scandium đã trở thành một vật liệu cấu trúc hợp kim nhôm hiệu suất cao hấp dẫn và cạnh tranh nhất sau hợp kim AlLi. Trung Quốc giàu tài nguyên scandium và có nền tảng nhất định cho nghiên cứu scandium và sản xuất công nghiệp, vẫn là nước xuất khẩu oxit scandium chính. Việc phát triển vật liệu hợp kim nhôm phục vụ cho xây dựng công nghệ cao và quốc phòng ở Trung Quốc có ý nghĩa quan trọng mang tính thời đại, đồng thời có thể phát huy đầy đủ lợi thế của nguồn tài nguyên scandium tại Trung Quốc và thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp scandium và nền kinh tế quốc dân Trung Quốc.