سبيكة ألومنيوم عالية الأداء: سبيكة Al-Sc

سبيكة ألومنيوم عالية الأداء: سبيكة Al-Sc

سبائك الألومنيوم-الكربون (Al-Sc) هي نوع من سبائك الألومنيوم عالية الأداء. هناك عدة طرق لتحسين أداء سبائك الألومنيوم، ومن بينها التعزيز والتصلب بالسبائك الدقيقة، وهو مجال رائد في أبحاث سبائك الألومنيوم عالية الأداء في العشرين عامًا الأخيرة.

تبلغ درجة انصهار السكانديوم 1541 درجة مئوية، بينما تبلغ درجة انصهار الألومنيوم 660 درجة مئوية، لذا يجب إضافة السكانديوم إلى سبيكة الألومنيوم على شكل سبيكة رئيسية، وهي المادة الخام الرئيسية لتحضير سبيكة الألومنيوم المحتوية على السكانديوم. هناك عدة طرق لتحضير السبائك الرئيسية، مثل طريقة التنشيط، وفلوريد السكانديوم، وطريقة الاختزال الحراري لأكسيد السكانديوم المعدني، وطريقة التحليل الكهربائي بالملح المنصهر، وغيرها.

طريقة التنشيط هي إضافة معدن سكانديوم مباشرة إلى سبيكة الألومنيوم، وهي طريقة مكلفة، وخسارة في عملية الحرق أثناء عملية الصهر، وتكلفة عالية للسبائك الرئيسية.

يستخدم فلوريد الهيدروجين السام في تحضير فلوريد السكانديوم بطريقة الاختزال الحراري المعدني لفلوريد السكانديوم، والتي تحتوي على معدات معقدة ودرجة حرارة اختزال حراري معدنية عالية

تبلغ نسبة استرداد السكانديوم عن طريق الاختزال الحراري المعدني لأكسيد السكانديوم 80٪ فقط؛

إن جهاز التحليل الكهربائي للملح المنصهر معقد ومعدل التحويل ليس مرتفعًا.

بعد المقارنة والاختيار، من المناسب تحضير سبيكة رئيسية من Al-Sc باستخدام طريقة الاختزال الحراري Al-Mg مع الأملاح المنصهرة ScCl.

الاستخدامات:

إن إضافة سكانديوم أثري إلى سبيكة الألومنيوم يمكن أن يعزز تنقية الحبوب ويزيد من درجة حرارة إعادة التبلور بمقدار 250 درجة مئوية.درجة مئوية~280درجة مئوية. إنه مُنقي حبوب قوي ومثبط فعال لإعادة التبلور لسبائك الألومنيوم، مما له تأثير واضح علىتحسين بنية وخصائص السبائك وتحسين قوتها وصلابتها وقابليتها للحام ومقاومتها للتآكل بشكل كبير.

يتميز سكانديوم بتأثير تشتت جيد على الألمنيوم، ويحافظ على بنيته المستقرة غير المتبلورة أثناء المعالجة الحرارية أو التلدين. بعض السبائك عبارة عن صفائح مدرفلة على البارد ذات تشوه كبير، وتحافظ على بنيتها حتى بعد التلدين. يؤدي تثبيط سكانديوم لإعادة التبلور إلى إزالة بنية إعادة التبلور في منطقة اللحام المتأثرة بالحرارة. ويمكن نقل البنية الحبيبية الفرعية للمصفوفة مباشرةً إلى البنية المصبوبة للحام، مما يجعل وصلة الألمنيوم الملحومة المحتوية على سكانديوم تتمتع بقوة عالية ومقاومة عالية للتآكل.

ويعود تأثير السكانديوم على مقاومة التآكل لسبائك الألومنيوم أيضًا إلى تحسين الحبيبات وتثبيط عملية إعادة التبلور.

إن إضافة السكانديوم يمكن أن يجعل أيضًا سبيكة الألومنيوم تتمتع بقدرة فائقة على اللدونة، ويمكن أن يصل استطالة سبيكة الألومنيوم التي تحتوي على 0.5% من السكانديوم إلى 1100% بعد المعالجة الفائقة على اللدونة.

لذلك، من المتوقع أن يصبح سبائك الألومنيوم والفولاذ المقاوم للصدأ جيلًا جديدًا من المواد الهيكلية خفيفة الوزن لصناعات الفضاء والطيران والسفن، والتي تستخدم بشكل أساسي في لحام الأجزاء الهيكلية ذات الأحمال العالية في صناعات الفضاء والطيران والسفن، وأنابيب سبائك الألومنيوم للبيئة المتوسطة المسببة للتآكل القلوي، وخزانات زيت السكك الحديدية، والأجزاء الهيكلية الرئيسية للقطارات عالية السرعة، إلخ.

احتمال التطبيق:

تتمتع سبائك الألومنيوم المحتوية على Sc بآفاق تطبيق واسعة في قطاعات التكنولوجيا المتقدمة، مثل صناعة السفن والفضاء والصواريخ والقذائف والطاقة النووية، وغيرها. ومن خلال إضافة آثار سكانديوم، يُتوقع تطوير سلسلة من مواد سبائك الألومنيوم عالية الأداء من الجيل الجديد، استنادًا إلى سبائك الألومنيوم الحالية، مثل سبائك الألومنيوم فائقة القوة والمتانة، وسبائك الألومنيوم عالية القوة المقاومة للتآكل، وسبائك الألومنيوم عالية القوة المقاومة لإشعاع النيوترونات، وغيرها. تتمتع هذه السبائك بآفاق تطبيقية جذابة للغاية في صناعات الفضاء والطاقة النووية وبناء السفن، نظرًا لخصائصها الشاملة الممتازة، ويمكن استخدامها أيضًا في المركبات الخفيفة والقطارات عالية السرعة. لذلك، أصبحت سبائك الألومنيوم المحتوية على سكانديوم مادة هيكلية أخرى جذابة وأكثر تنافسية من بين سبائك الألومنيوم عالية الأداء، بعد سبائك AlLi. تتمتع الصين بثروة من موارد سكانديوم، ولديها أسس متينة لأبحاث سكانديوم وإنتاجه الصناعي، وهي لا تزال المصدر الرئيسي لأكسيد سكانديوم. إن تطوير مواد سبائك الألومنيوم للبناء التكنولوجي العالي والدفاع الوطني في الصين له أهمية تاريخية، ويمكن أن يعطي AlSc اللعب الكامل لمزايا موارد السكانديوم في الصين وتعزيز تطوير صناعة السكانديوم والاقتصاد الوطني في الصين.