Wek hevbendiyek sivik ku ji bo alavên veguhastina hewavaniyê pir girîng e, taybetmendiyên mekanîkî yên makroskopîk ên hevbendiya alumînyûmê bi mîkroavahîya wê ve girêdayî ne. Bi guhertina hêmanên sereke yên hevbendiyê di avahiya hevbendiya alumînyûmê de, mîkroavahîya hevbendiya alumînyûmê dikare were guhertin, û taybetmendiyên mekanîkî yên makroskopîk û taybetmendiyên din (wekî berxwedana korozyonê û performansa weldingê) yên materyalê dikarin bi girîngî werin baştir kirin. Heta niha, mîkrohevbendî bûye stratejiya pêşkeftina teknolojîk a herî sozdar ji bo baştirkirina mîkroavahîya hevbendiyên alumînyûmê û baştirkirina taybetmendiyên berfireh ên materyalên hevbendiya alumînyûmê.Skandyûm(Sc) pêvekerê elementa mîkroaloyîngê ya herî bibandor e ku ji bo alavên aluminumê tê zanîn. Çareseriya skandiyûmê di matrîksa aluminumê de ji %0,35 wt. kêmtir e. Zêdekirina mîqdarên şopî yên elementa skandiyûmê li alavên aluminumê dikare bi bandor mîkroavakirina wan baştir bike, bi tevahî hêz, hişkbûn, plastîkbûn, aramiya germî û berxwedana wan a li hember korozyonê zêde bike. Skandiyûm di alavên aluminumê de gelek bandorên fîzîkî hene, di nav de xurtkirina çareseriya hişk, xurtkirina perçeyan û astengkirina ji nû ve krîstalîzasyonê. Ev gotar dê pêşkeftina dîrokî, pêşkeftina herî dawî û serîlêdanên potansiyel ên alavên aluminumê yên ku skandiyûm tê de hene di warê çêkirina alavên hewavaniyê de bide nasîn.
Lêkolîn û Pêşxistina Alava Skandyûmê ya Aluminumê
Zêdekirina skandiyûmê wekî hêmanek alloykirinê li alloyên aluminumê dikare were şopandin heta salên 1960an. Di wê demê de, piraniya xebatê di pergalên alloykirina AlSc dualî û AlMgSc sêalî de dihat kirin. Di salên 1970an de, Enstîtuya Baykov a Metalurjiyê û Zanista Materyalan a Akademiya Zanistên Sovyetê û Enstîtuya Hemû Rûsyayê ya Lêkolîna Alloykirina Sivik lêkolînek sîstematîk li ser form û mekanîzmaya skandiyûmê di alloykirina aluminumê de kirin. Piştî nêzîkî çil salan hewildanê, 14 polên alloykirina skandiyûmê ya aluminumê di sê rêzên sereke de (AlMgSc, AlLiSc, AlZnMgSc) hatine pêşve xistin. Çareseriya atomên skandiyûmê di aluminumê de kêm e, û bi karanîna pêvajoyên dermankirina germê yên guncan, nanobermayînên Al3Sc yên bi densiteya bilind dikarin werin barandin. Ev qonaxa barînê hema hema sferîk e, bi perçeyên piçûk û belavbûna belavbûyî, û têkiliyek baş a hevgirtî bi matrîksa aluminumê re heye, ku dikare hêza germahiya odeyê ya alloykirina aluminumê pir baştir bike. Herwiha, nanopresîtên Al3Sc di germahiyên bilind de (di nav 400 ℃ de) xwedî aramiya germî û berxwedana qalindbûnê ya baş in, ku ji bo berxwedana germê ya bihêz a hevbendiyê pir sûdmend e. Di hevbendiyên skandiyûmê yên aluminiumê yên li Rûsyayê hatine çêkirin de, hevbendiya 1570 ji ber hêza xwe ya herî bilind û serîlêdana xwe ya herî berfireh gelek bal kişandiye ser xwe. Ev hevbend di rêjeya germahiya xebatê ya -196 ℃ heta 70 ℃ de performansek hêja nîşan dide û xwedan superplastîkbûna xwezayî ye, ku dikare ji bo avahiyên kaynakirinê yên bargiran di navgîna oksîjena şil de, bi performansek girîng a çêtir, hevbendiya aluminiumê ya LF6 ya li Rûsyayê (hevbendiyek aluminium magnezyûmê ku bi giranî ji aluminium, magnezyûm, sifir, manganez û silîkonê pêk tê) biguhezîne. Wekî din, Rûsyayê her weha hevbendiyên aluminium zinc magnezyûm skandiyûmê, ku ji hêla 1970 ve têne temsîl kirin, bi hêza materyalê ya ji 500MPa zêdetir pêşxistiye.
Rewşa Pîşesaziyê yaAlava Skandyûmê ya Aluminumê
Di sala 2015an de, Yekîtiya Ewropayê "Nexşerêya Metalurjiyê ya Ewropî: Perspektîf ji bo Hilberîner û Bikarhênerên Dawî" weşand, ku pêşniyar dike ku qabîlîyeta weldingkirinê ya aluminiumê were lêkolînkirin.alavên magnezyûm-skandiyûmêDi Îlona 2020an de, Yekîtiya Ewropayê lîsteyek ji 29 çavkaniyên sereke yên madenî weşand, di nav de skandiyûm jî heye. Alava aluminium magnezyûm skandiyûmê ya 5024H116 ku ji hêla Ale Aluminum ve li Almanya hatî pêşve xistin, xwedî hêzek navîn heta bilind û toleransa zirarê ya bilind e, ku ew ji bo çermê fuselage materyalek pir sozdar dike. Ew dikare were bikar anîn da ku şûna alloyên aluminiumê yên rêzeya 2xxx ya kevneşopî bigire û di pirtûka kirîna materyalê AIMS03-01-055 ya Airbus de cih girtiye. 5028 pola pêşkeftî ya 5024 e, ji bo kaynakirina lazer û kaynakirina tevlihev a sürtûnê guncan e. Ew dikare pêvajoya avakirina şemitokê ya panelên dîwarê yên entegre yên hîperbolîk bi dest bixe, ku li hember korozyonê berxwedêr e û pêçandina aluminiumê hewce nake. Li gorî alo 2524, avahiya panela dîwarê ya giştî ya fuselage dikare kêmkirina giraniya avahîsaziyê ya 5% bi dest bixe. Pelê alo skandiyûmê ya aluminium AA5024-H116 ku ji hêla Şirketa Aili Aluminum ve hatî hilberandin, ji bo çêkirina pêkhateyên avahîsaziyê yên fuselageya balafir û fezayê hatiye bikar anîn. Qalindahiya tîpîk a pelê alloy AA5024-H116 di navbera 1.6 mm û 8.0 mm de ye, û ji ber densiteya wê ya kêm, taybetmendiyên mekanîkî yên nerm, berxwedana bilind a korozyonê û guherîna pîvanî ya hişk, ew dikare şûna alloy 2524 wekî materyalê çermê fuselage bigire. Niha, pelê alloy AA5024-H116 ji hêla Airbus AIMS03-04-055 ve hatiye pejirandin. Di Kanûna 2018-an de, Wezareta Pîşesazî û Teknolojiya Agahdariyê ya Çînê "Kataloga Rêber ji bo Koma Yekem a Xwepêşandanên Serlêdana Duyemîn ên Materyalên Nû yên Sereke (Çapa 2018)" weşand, ku "oksîda skandiyûmê ya paqijiya bilind" di kataloga pêşkeftina pîşesaziya materyalên nû de cih girt. Di sala 2019-an de, Wezareta Pîşesazî û Teknolojiya Agahdariyê ya Çînê "Kataloga Rêber ji bo Koma Yekem a Xwepêşandanên Serlêdanên Xwepêşandanê yên Materyalên Nû yên Sereke (Çapa 2019)" weşand, ku "materyalên pêvajoya alloy aluminumê yên ku Sc û têlên welding AlSi Sc dihewîne" di kataloga pêşkeftina pîşesaziya materyalên nû de cih girt. Koma Aluminium a Çînê ya Northeast Light Alloy alloyek Al Mg Sc Zr ya rêzenivîsa 5B70 pêşxistiye ku skandiyûm û zirkonyûmê dihewîne. Li gorî alloya kevneşopî ya rêzenivîsa Al Mg ya 5083 bêyî skandiyûm û zirkonyûmê, berdarî û berxwedana kişandinê ji %30 zêdetir zêde bûye. Wekî din, alloya Al Mg Sc Zr dikare berxwedana korozyonê ya berawirdî ya bi alloya 5083 re biparêze. Niha, pargîdaniyên sereke yên navxweyî yên bi pola pîşesaziyê...alloyûma alumînyûm-skandiyûmêKapasîteya hilberînê Northeast Light Alloy Company û Southwest Aluminum Industry ne. Pelê mezin ê alloy skandiyûmê yê aluminiumê 5B70 ku ji hêla Northeast Light Alloy Co., Ltd. ve hatî pêşve xistin dikare plakayên stûr ên alloyûmê yên mezin bi stûriya herî zêde 70 mm û firehiya herî zêde 3500 mm peyda bike; Berhemên pelên zirav û berhemên profîlê dikarin ji bo hilberînê werin xweş kirin, bi rêjeya stûriyê ji 2 mm heta 6 mm û firehiya herî zêde 1500 mm. Southwest Aluminum bi serbixwe materyalê 5K40 pêşxistiye û di pêşkeftina plakayên zirav de pêşkeftinek girîng çêkiriye. Alloy AlZnMg alloyek demdirêj e ku xwedî hêza bilind, performansa pêvajoyê ya baş, û performansa weldingê ya hêja ye. Ew materyalek avahîsaziyê ya girîng û neçar e di wesayîtên veguhastinê yên heyî de wekî balafiran. Li ser bingeha AlZnMg ya bi hêza navîn a weldingê, zêdekirina hêmanên alloy skandiyûm û zirkonyûmê dikare nanopartikulên Al3 (Sc, Zr) yên piçûk û belavbûyî di mîkrostrukturê de çêbike, taybetmendiyên mekanîkî û berxwedana korozyonê ya stresê ya alloy bi girîngî baştir bike. Navenda Lêkolînê ya Langley ya NASAyê hevbendiyeke sêalî ya skandiyûmê ya aluminiumê bi pileya C557 pêşxistiye, ku amade ye ku di mîsyonên modelê de were sepandin. Hêza statîk, belavbûna şikestinê, û berxwedana şikestinê ya vê hevbendiyê di germahiya nizm (-200 ℃), germahiya odeyê, û germahiya bilind (107 ℃) de hemî wekhev an jî ji yên hevbendiya 2524 çêtir in. Zanîngeha Northwestern li Dewletên Yekbûyî hevbendiya AlZnMgSc ya rêzeya 7000 hevbendiya aluminiumê ya hêza ultra-bilind pêşxistiye, bi berxwedana kişandinê ya heta 680MPa. Nimûneyek pêşveçûna hevbeş di navbera hevbendiya skandiyûmê ya aluminiumê ya hêza navîn-bilind û AlZnMgSc ya hêza ultra-bilind de hatiye çêkirin. Hevbendiya AlZnMgCuSc hevbendiyeke aluminiumê ya hêza bilind e ku berxwedana kişandinê ji 800 MPa derbas dibe. Niha, pêkhateya nominal û parametreyên performansa bingehîn ên pileyên sereke yênalloyûma alumînyûm-skandiyûmêwekî ku di Tabloyên 1 û 2 de têne nîşandan, wiha hatine kurtkirin.
Tabloya 1 | Pêkhateya Nominal a Alava Skandyûmê ya Aluminiumê
Tabloya 2 | Mîkroavahî û Taybetmendiyên Kêşandinê yên Alava Skandyûmê ya Aluminiumê
Perspektîfên sepandina alloyûma skandiyûmê ya aluminiumê
Alojeyên AlZnMgCuSc û AlCuLiSc yên bihêz li ser pêkhateyên avahîsaziyê yên bargiran hatine sepandin, di nav de balafirên şer ên MiG-21 û MiG-29 ên Rûsî. Panela kontrolê ya keştîya fezayî ya Rûsî "Mars-1" ji alloy aluminum skandiyûmê ya 1570 hatiye çêkirin, bi kêmkirina giraniya giştî ya 20%. Parçeyên hilgir ên modula amûrê ya keştîya fezayî ya Mars-96 ji alloy aluminumê ya 1970 ku skandiyûm tê de heye hatine çêkirin, ku giraniya modula amûrê bi 10% kêm kiriye. Di bernameya "Paqij Ezman" û projeya "Rêya Firînê ya 2050" a YEyê de, Airbus ji bo balafirên A321 ên li ser bingeha alloy aluminum skandiyûmê ya pola AA5028-H116 a alloy aluminum skandiyûmê ya 5024, sêwirana deriyê barhilgir a yekbûyî, lêkolîn û pêşvebirin, çêkirin û firînên ceribandinê yên sazkirinê pêk anî. Alloy aluminum skandiyûmê yên ku bi AA5028 têne temsîl kirin, performansa hilberandin û kaynakirinê ya hêja nîşan dan. Bi karanîna teknîkên kaynakirinê yên pêşkeftî yên wekî kaynakirina bi rijandinê û kaynakirina bi lazerê ji bo bidestxistina girêdana pêbawer a materyalên alloy aluminumê yên ku skandiyûm tê de heye. Pêkanîna gav bi gav a "kaynakirinê li şûna perçandinê" di avahiyên plakaya zirav ên xurtkirî yên balafiran de ne tenê domdariya materyalên balafirê û yekparebûna avahîsaziyê diparêze, hilberînek bi bandor û erzan pêk tîne, lê di heman demê de xwedî... Kêmkirina giraniyê û bandorên mohrkirinê. Lêkolîna sepandina hevbendiya skandiyûmê ya aluminiumê 5B70 ji hêla Enstîtuya Lêkolînê ya Materyalên Taybet ên Hewayî ya Çînê ve teknolojiyên zivirandina bihêz a pêkhateyên stûriya dîwarê yên guhêrbar, kontrola berxwedana korozyonê û hevahengiya hêzê, û kontrola stresa mayî ya weldingê şikandiye. Wê têla weldingê ya adapteyî ya hevbendiya skandiyûmê ya aluminiumê amade kiriye, û katsayiya hêza hevbeş a weldinga rijandina sürtûnê ji bo plakayên stûr di hevbendiyê de dikare bigihîje 0.92. Akademiya Teknolojiya Fezayê ya Çînê, Zanîngeha Navendî ya Başûr, û yên din ceribandinên performansa mekanîkî û ceribandinên pêvajoyê yên berfireh li ser materyalê 5B70 pêk anîne, nexşeya hilbijartina materyalê avahîsaziyê ji bo 5A06 nûve kirine û dubare kirine, û dest bi sepandina hevbendiya aluminiumê ya 5B70 li ser avahiya sereke ya panelên dîwarê yên xurtkirî yên tevahî yên kabîna mohrkirî û kabîna vegerê ya îstasyona fezayê kirine. Panela dîwarê ya giştî ya kabîna zextkirî ya avahiya plakeyê bi tevliheviyek çerm û ribên xurtkirinê hatiye sêwirandin, ku entegrasyona avahîsaziyê ya bilindtir û optîmîzasyona giraniyê bi dest dixe. Dema ku hişkbûn û hêza giştî baştir dike, ew hejmar û tevliheviya pêkhateyên girêdanê kêm dike, bi vî rengî giraniyê bêtir kêm dike dema ku performansa bilind diparêze. Bi pêşvebirina sepandina endezyariya materyalê 5B70, karanîna Materyalê 5B70 dê hêdî hêdî zêde bibe û ji sînorê dabînkirina herî kêm derbas bibe, ku ev yek dê bibe alîkar ku hilberîna domdar û kalîteya îstîqrar a madeyên xav were misoger kirin, û bihayên madeyên xav bi girîngî kêm bike. Wekî ku berê jî hate gotin, her çend gelek taybetmendiyên alloyên aluminiumê bi rêya mîkroalloykirina skandiyûmê hatine baştir kirin jî, bihayê bilind û kêmbûna skandiyûmê qada sepandina alloyên skandiyûmê yên aluminiumê sînordar dike. Li gorî materyalên alloykirina aluminiumê yên wekî Al Cu, Al Zn, Al ZnMg, materyalên alloykirina aluminiumê yên ku skandiyûm tê de hene xwedî taybetmendiyên mekanîkî yên berfireh ên baş, berxwedana korozyonê û taybetmendiyên pêvajoyê yên hêja ne, ku wan di çêkirina pêkhateyên sereke yên avahîsaziyê de di warên pîşesaziyê de wekî hewavaniyê xwedî perspektîfên serîlêdanê yên berfireh in. Bi kûrkirina berdewam a lêkolînê li ser teknolojiya mîkroalloykirina skandiyûmê û başkirina zincîra dabînkirinê û hevahengiya zincîra pîşesaziyê, faktorên biha û lêçûnê yên ku serîlêdana pîşesaziyê ya pîvana mezin a alloykirina aluminiumê ya skandiyûmê sînordar dikin dê hêdî hêdî baştir bibin. Taybetmendiyên mekanîkî yên berfireh ên baş, berxwedana korozyonê û taybetmendiyên pêvajoyê yên hêja yên alloykirina skandiyûmê yên aluminiumê wan di warê çêkirina alavên hewavaniyê de xwedî avantajên kêmkirina giraniya avahîsaziyê yên zelal û potansiyela serîlêdana berfireh in.
Dema weşandinê: 29ê Cotmeha 2024an