Eine Hochleistungs-Aluminiumlegierung: Al-Sc-Legierung
Al-Sc-Legierung ist eine Art Hochleistungsaluminiumlegierung. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Leistung von Aluminiumlegierungen zu verbessern. Die Verstärkung und Härtung durch Mikrolegierungen ist in den letzten 20 Jahren das wichtigste Forschungsgebiet im Bereich Hochleistungsaluminiumlegierungen.
Der Schmelzpunkt von Scandium liegt bei 1541 °C, der von Aluminium bei 660 °C. Daher muss Scandium der Aluminiumlegierung in Form einer Vorlegierung zugesetzt werden, die der wichtigste Rohstoff für die Herstellung scandiumhaltiger Aluminiumlegierungen ist. Zur Herstellung von Vorlegierungen gibt es verschiedene Methoden, wie z. B. Dotierung, Scandiumfluorid, thermische Reduktion von Scandiumoxidmetall, Schmelzsalzelektrolyse usw.
Die Dotierungsmethode besteht darin, der Aluminiumlegierung direkt metallisches Scandium hinzuzufügen. Dies ist teuer, verursacht Verbrennungsverluste beim Schmelzprozess und ist mit hohen Kosten für die Vorlegierung verbunden.
Giftiger Fluorwasserstoff wird bei der Herstellung von Scandiumfluorid durch thermische Metallreduktion von Scandiumfluorid verwendet, die eine komplexe Ausrüstung und eine hohe thermische Metallreduktionstemperatur erfordert.
Die Rückgewinnungsrate von Scandium durch thermische Metallreduktion von Scandiumoxid beträgt nur 80 %;
Die Vorrichtung zur Schmelzsalzelektrolyse ist komplex und die Umwandlungsrate ist nicht hoch.
Nach Vergleich und Auswahl ist es sinnvoller, die Al-Sc-Vorlegierung durch die thermische Reduktion von ScCl-Salzschmelze und Al-Mg herzustellen.
Anwendungsgebiete:
Die Zugabe von Spuren von Scandium zu Aluminiumlegierungen kann die Kornverfeinerung fördern und die Rekristallisationstemperatur um 250 °C erhöhen.℃~280℃. Es ist ein leistungsstarker Kornverfeinerer und ein wirksamer Rekristallisationsinhibitor für Aluminiumlegierungen, der offensichtlichen Einfluss auf dieDie Struktur und Eigenschaften der Legierung werden verbessert und ihre Festigkeit, Härte, Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit werden erheblich verbessert.
Scandium hat eine gute dispersionsverfestigende Wirkung auf Aluminium und erhält bei Warmumformung oder Glühen eine stabile, nicht rekristallisierte Struktur. Einige Legierungen sind kaltgewalzte Bleche mit starker Verformung, die diese Struktur auch nach dem Glühen beibehalten. Die Hemmung der Rekristallisation durch Scandium kann die Rekristallisationsstruktur in der Wärmeeinflusszone der Schweißnaht beseitigen. Die Subkornstruktur der Matrix kann direkt auf die Gussstruktur der Schweißnaht übertragen werden, wodurch die Schweißverbindung aus scandiumhaltigen Aluminiumlegierungen eine hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit aufweist.
Die Wirkung von Scandium auf die Korrosionsbeständigkeit von Aluminiumlegierungen beruht auch auf der Kornverfeinerung und Hemmung des Rekristallisationsprozesses.
Durch die Zugabe von Scandium kann die Aluminiumlegierung auch eine gute Superplastizität aufweisen, und die Dehnung einer Aluminiumlegierung mit 0,5 % Scandium kann nach einer superplastischen Behandlung 1100 % erreichen.
Daher wird erwartet, dass sich die Al-Sc-Legierung zu einer neuen Generation von Leichtbauwerkstoffen für die Luft- und Raumfahrt- sowie Schiffsindustrie entwickelt, die hauptsächlich zum Schweißen von tragenden Strukturteilen in der Luft- und Raumfahrt, der Luftfahrt und der Schifffahrt, von Aluminiumlegierungsrohren für alkalische, korrosive Medienumgebungen, Eisenbahnöltanks, wichtigen Strukturteilen von Hochgeschwindigkeitszügen usw. verwendet werden.
Bewerbungsaussichten:
Scandiumhaltige Aluminiumlegierungen haben ein breites Anwendungspotenzial in Hightech-Bereichen, beispielsweise in der Schifffahrt, Luft- und Raumfahrtindustrie, der Raketen- und Flugkörperindustrie, der Kernenergie usw. Durch die Zugabe von Spuren von Scandium besteht die Hoffnung, auf Basis bestehender Aluminiumlegierungen eine Reihe von Hochleistungs-Aluminiumlegierungen der neuen Generation zu entwickeln, wie z. B. ultrahochfeste und hochzähe Aluminiumlegierungen, hochfeste korrosionsbeständige Aluminiumlegierungen, hochfeste, neutronenbestrahlungsbeständige Aluminiumlegierungen usw. Diese Legierungen haben aufgrund ihrer hervorragenden Gesamteigenschaften sehr attraktive Anwendungspotenziale in der Luft- und Raumfahrt, der Kernenergie und dem Schiffbau und können auch in leichten Fahrzeugen und Hochgeschwindigkeitszügen verwendet werden. Deshalb sind scandiumhaltige Aluminiumlegierungen nach AlLi-Legierungen zu einem weiteren attraktiven und äußerst wettbewerbsfähigen Hochleistungs-Aluminiumlegierungs-Strukturmaterial geworden. China ist reich an Scandiumvorkommen und besitzt eine gewisse Grundlage für die Scandiumforschung und -industrieproduktion; China ist nach wie vor der Hauptexporteur von Scandiumoxid. Die Entwicklung von Aluminiumlegierungen für den Hochtechnologie- und Verteidigungsbau in China ist von epochaler Bedeutung und kann die Vorteile der Scandiumvorkommen in China voll ausschöpfen und die Entwicklung der Scandiumindustrie und der Volkswirtschaft in China fördern.
Beitragszeit: 04.07.2022