Scandiumist ein Übergangselement und zählt zu den Seltenerdelementen. Es zeichnet sich durch hervorragende Eigenschaften wie Weichheit, aktive chemische Eigenschaften, hohe Leitfähigkeit und geringes spezifisches Gewicht aus. Als Zusatz zu Aluminiumlegierungen kann es deren Festigkeit, Zähigkeit und weitere Eigenschaften deutlich verbessern. Es handelt sich um ein neuartiges Spurenelement für die Entwicklung hochfester, hitzebeständiger und korrosionsbeständiger Aluminiumlegierungen. Da der Schmelzpunkt von Scandium mit 1541 °C sehr hoch ist, während der von Aluminium nur 660 °C beträgt, sind die Schmelzpunkte der beiden Metalle zu unterschiedlich, sodass Scandium der Aluminiumlegierung als Zwischenlegierung zugesetzt werden muss. Daher ist dieAluminium-Scandium-Zwischenlegierungist der wichtigste Rohstoff für die Herstellung vonAluminium-Scandium-Legierungen.
Die Zugabe von Spuren von Scandium (0,15–0,5 Gew.-%) zu Aluminiumlegierungen kann eine gute Legierungsfunktion erfüllen. Erstens kann es die Körner von Gusslegierungen deutlich verfeinern und ist ein wirksamer Kornverfeinerer für Aluminiumlegierungen. Zweitens kann es die Rekristallisationstemperatur um 250–280 °C erhöhen, die rekristallisierte Struktur in der Wärmeeinflusszone der Schweißnaht beseitigen und die subkornige Struktur der Matrix direkt in die Gussstruktur der Schweißnaht übergehen, um Heißrisse zu verhindern und die Ermüdungsbruchfestigkeit der Aluminiumlegierung zu verbessern. Es ist ein wirksamer Rekristallisationsinhibitor für Aluminiumlegierungen und hat einen signifikanten Einfluss auf die Struktur und die Eigenschaften der Legierung. Es verbessert deren Festigkeit, Härte, Elastizitätsmodul, Schweißeigenschaften, Hitzebeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Beständigkeit gegen Neutronenstrahlung erheblich. Derzeit ist bekannt, dass die Festigkeit vonAluminium-Scandium-LegierungDie Druckfestigkeit kann über 750 MPa erreichen, und der Elastizitätsmodul kann 100 GPa überschreiten, was 30 % höher ist als bei herkömmlichen Aluminiumlegierungen. Drittens kann es eine gute Rolle bei der Dispersionsverfestigung spielen, indem es eine stabile, nicht rekristallisierte Struktur bei der Warmverarbeitung oder Glühbehandlung aufrechterhält und sich durch gute Warm- und Kaltverarbeitung sowie hohe thermische Stabilität auszeichnet. Viertens kann es Aluminiumlegierungen eine gute Superplastizität verleihen. Nach superplastischer Behandlung kann die Dehnung von Aluminiumlegierungen mit einem Scandiumzusatz von etwa 0,5 % 1100 % erreichen.
Dank der hervorragenden mechanischen Eigenschaften der oben genannten Aluminium-Scandium-Legierungen, die die Festigkeitsengpässe herkömmlicher Aluminiumlegierungen überwinden und dennoch eine gute Verarbeitbarkeit gewährleisten, erobern Produkte aus neuen Aluminium-Scandium-Legierungen allmählich die Märkte hochentwickelter Länder wie Europa und den USA. Aluminium-Scandium-Legierungen sind eine neue Hochleistungs-Aluminiumlegierung mit hoher Festigkeit, Zähigkeit und geringem Gewicht. Sie eignen sich ideal für Flugzeugstrukturteile, Fahrradrahmen, Golfschläger usw. Sie stellen zudem eine neue Generation leichter und leistungsstarker Aluminiumlegierungs-Strukturwerkstoffe für hochmoderne Bereiche der nationalen Verteidigungs- und Militärindustrie dar, wie z. B. Schiffe, Luftfahrt, Raumfahrt, Kernenergie und Waffen. Sie werden hauptsächlich zum Schweißen tragender Strukturteile in der Luft- und Raumfahrt, Luftfahrt und Schiffen sowie für Aluminiumlegierungsrohre für alkalisch-korrosive Umgebungen, Eisenbahnöltanks und wichtige Strukturteile von Hochgeschwindigkeitszügen verwendet. Sie finden breite Anwendung in der Luft- und Raumfahrt, im Transportwesen, in der Nuklearindustrie, in der Elektronik, in Verpackungsbehältern und anderen Bereichen.
Derzeit gibt es weltweit über tausend Arten von Aluminiumlegierungen, die maßgeblich zum menschlichen Fortschritt beigetragen haben. Mit der Entwicklung von Wissenschaft und Technologie und der Verbesserung des Lebensstandards benötigt China dringend neue Hochleistungsaluminiumlegierungen. Die Entwicklung kostengünstiger Scandium-Aluminium-Zwischenlegierungen kann eine solide Grundlage für die Entwicklung dieser Hochleistungswerkstoffe schaffen, die Entwicklung der Aluminium- und Scandiumindustrie Chinas deutlich fördern und die Integration der chinesischen Aluminiumindustrie in die internationale Aluminiumindustrie fördern. Daher ist die Herstellung von Aluminium-Scandium-Zwischenlegierungen von großer Bedeutung und Notwendigkeit und stellt eine wichtige Richtung für die zukünftige Entwicklung von Aluminiumlegierungen dar.
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Veröffentlichungszeit: 31. Oktober 2024