โลหะผสมอะลูมิเนียมประสิทธิภาพสูง: โลหะผสม Al-Sc

โลหะผสมอะลูมิเนียมประสิทธิภาพสูง: โลหะผสม Al-Sc

โลหะผสม Al-Sc คือโลหะผสมอลูมิเนียมประสิทธิภาพสูงชนิดหนึ่ง มีหลายวิธีในการปรับปรุงประสิทธิภาพของโลหะผสมอลูมิเนียม โดยโลหะผสมขนาดเล็กที่เสริมความแข็งแรงและเสริมความแกร่งถือเป็นแนวหน้าของการวิจัยโลหะผสมอลูมิเนียมประสิทธิภาพสูงในช่วง 20 ปีที่ผ่านมา

จุดหลอมเหลวของสแกนเดียมคือ 1541℃ และจุดหลอมเหลวของอลูมิเนียมคือ 660℃ ดังนั้นจึงต้องเติมสแกนเดียมลงในโลหะผสมอลูมิเนียมในรูปแบบของโลหะผสมหลัก ซึ่งเป็นวัตถุดิบหลักในการเตรียมโลหะผสมอลูมิเนียมที่มีสแกนเดียม มีหลายวิธีในการเตรียมโลหะผสมหลัก เช่น วิธีการเจือปน สแกนเดียมฟลูออไรด์ วิธีการลดความร้อนของโลหะออกไซด์สแกนเดียม วิธีการอิเล็กโทรไลซิสเกลือหลอมเหลว และอื่นๆ

วิธีการเจือปนโลหะคือการเติมสแกนเดียมโลหะลงในโลหะผสมอลูมิเนียมโดยตรง ซึ่งมีราคาแพง สูญเสียการเผาไหม้ในกระบวนการหลอม และมีต้นทุนโลหะผสมหลักสูง

ไฮโดรเจนฟลูออไรด์ซึ่งเป็นพิษถูกนำมาใช้ในการเตรียมสแกนเดียมฟลูออไรด์โดยใช้วิธีการลดความร้อนโลหะของสแกนเดียมฟลูออไรด์ ซึ่งมีอุปกรณ์ที่ซับซ้อนและอุณหภูมิการลดความร้อนโลหะสูง

อัตราการกู้คืนสแกนเดียมโดยการลดสแกนเดียมออกไซด์ด้วยโลหะด้วยความร้อนอยู่ที่ 80% เท่านั้น

อุปกรณ์อิเล็กโทรไลซิสเกลือหลอมละลายมีความซับซ้อนและอัตราการแปลงไม่สูง

หลังจากการเปรียบเทียบและการคัดเลือกแล้ว จะเหมาะสมกว่าในการเตรียมโลหะผสมหลัก Al-Sc โดยใช้วิธีการลดความร้อน Al-Mg ที่ใช้เกลือหลอม ScCl

การใช้ประโยชน์:

การเติมสแกนเดียมลงในโลหะผสมอะลูมิเนียมสามารถส่งเสริมการปรับแต่งเกรนและเพิ่มอุณหภูมิการตกผลึกใหม่ได้ 250℃~280℃. เป็นเครื่องกลั่นเมล็ดพืชที่มีประสิทธิภาพและสารยับยั้งการตกผลึกใหม่ที่มีประสิทธิภาพสำหรับโลหะผสมอะลูมิเนียม ซึ่งมีอิทธิพลที่ชัดเจนต่อโครงสร้างและคุณสมบัติของโลหะผสมและปรับปรุงความแข็งแกร่ง ความแข็ง ความสามารถในการเชื่อม และความต้านทานการกัดกร่อนได้อย่างมาก

สแกนเดียมมีผลในการเสริมความแข็งแรงแบบกระจายตัวที่ดีต่ออลูมิเนียม และรักษาโครงสร้างที่ไม่ตกผลึกใหม่ให้เสถียรในการทำงานร้อนหรือการอบอ่อน โลหะผสมบางชนิดเป็นแผ่นรีดเย็นที่มีการเสียรูปมาก ซึ่งยังคงโครงสร้างนี้ไว้แม้หลังการอบอ่อน การยับยั้งสแกนเดียมในการตกผลึกใหม่สามารถขจัดโครงสร้างการตกผลึกใหม่ในบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนของรอยเชื่อมได้ โครงสร้างย่อยของเมทริกซ์สามารถถ่ายโอนไปยังโครงสร้างหล่อของรอยเชื่อมได้โดยตรง ซึ่งทำให้รอยเชื่อมของโลหะผสมอลูมิเนียมที่มีสแกนเดียมมีความแข็งแรงและทนต่อการกัดกร่อนสูง

ผลกระทบของสแกนเดียมต่อความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะผสมอะลูมิเนียมยังเกิดจากการทำให้เมล็ดละเอียดขึ้นและการยับยั้งกระบวนการตกผลึกใหม่ด้วย

การเติมสแกนเดียมยังช่วยให้โลหะผสมอลูมิเนียมมีคุณสมบัติพิเศษด้านพลาสติกได้ดี และการยืดตัวของโลหะผสมอลูมิเนียมที่มีสแกนเดียม 0.5% สามารถไปถึง 1,100% หลังการบำบัดด้วยคุณสมบัติพิเศษด้านพลาสติก

ดังนั้น โลหะผสม Al-Sc จึงคาดว่าจะกลายเป็นวัสดุโครงสร้างน้ำหนักเบารุ่นใหม่สำหรับอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ การบิน และเรือ ซึ่งส่วนใหญ่ใช้ในการเชื่อมชิ้นส่วนโครงสร้างรับน้ำหนักของอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ การบิน และเรือ ท่อโลหะผสมอะลูมิเนียมสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนเป็นด่าง ถังน้ำมันรถไฟ ชิ้นส่วนโครงสร้างหลักของรถไฟความเร็วสูง เป็นต้น

แนวโน้มการประยุกต์ใช้:

โลหะผสมอลูมิเนียมที่มี SC มีแนวโน้มการใช้งานที่กว้างขวางในแผนกเทคโนโลยีขั้นสูง เช่น เรือ อุตสาหกรรมการบินและอวกาศ จรวดและขีปนาวุธ พลังงานนิวเคลียร์ เป็นต้น การเพิ่มสแกนเดียมเล็กน้อยทำให้หวังว่าจะพัฒนาชุดวัสดุโลหะผสมอลูมิเนียมประสิทธิภาพสูงรุ่นใหม่ที่ใช้โลหะผสมอลูมิเนียมที่มีอยู่ เช่น โลหะผสมอลูมิเนียมที่มีความแข็งแรงสูงเป็นพิเศษและความเหนียวสูง โลหะผสมอลูมิเนียมที่มีความแข็งแรงสูงทนต่อการกัดกร่อน โลหะผสมอลูมิเนียมที่มีความแข็งแรงสูงทนต่อการฉายรังสีนิวตรอน เป็นต้น โลหะผสมเหล่านี้จะมีแนวโน้มการใช้งานที่น่าสนใจมากในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ พลังงานนิวเคลียร์ และการต่อเรือเนื่องจากคุณสมบัติที่ครอบคลุมที่ยอดเยี่ยม และยังสามารถใช้ในยานพาหนะเบาและรถไฟความเร็วสูงได้อีกด้วย ดังนั้น โลหะผสมอลูมิเนียมที่มีสแกนเดียมจึงกลายเป็นวัสดุโครงสร้างโลหะผสมอลูมิเนียมประสิทธิภาพสูงที่น่าสนใจและมีการแข่งขันสูงสุดอีกชนิดหนึ่งรองจากโลหะผสม Al-Li จีนมีทรัพยากรสแกนเดียมมากมายและมีรากฐานที่มั่นคงสำหรับการวิจัยสแกนเดียมและการผลิตในอุตสาหกรรม ซึ่งยังคงเป็นผู้ส่งออกสแกนเดียมออกไซด์หลัก การพัฒนาวัสดุโลหะผสมอะลูมิเนียมสำหรับการก่อสร้างด้านเทคโนโลยีขั้นสูงและการป้องกันประเทศในจีนนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่ง และสามารถนำ AlSc มาใช้ประโยชน์อย่างเต็มที่จากทรัพยากรสแกนเดียมในจีน และส่งเสริมการพัฒนาอุตสาหกรรมสแกนเดียมและเศรษฐกิจแห่งชาติในจีนได้