Mar chóimhiotal éadrom atá ríthábhachtach do threalamh iompair eitlíochta, tá dlúthbhaint ag airíonna meicniúla macrascópacha cóimhiotal alúmanaim lena mhicreastruchtúr. Trí na príomheilimintí cóimhiotail a athrú i struchtúr an chóimhiotail alúmanaim, is féidir micreastruchtúr an chóimhiotail alúmanaim a athrú, agus is féidir airíonna meicniúla macrascópacha agus airíonna eile (amhail friotaíocht creimeadh agus feidhmíocht táthúcháin) an ábhair a fheabhsú go suntasach. Go dtí seo, is é micrea-chóimhiotalú an straitéis forbartha teicneolaíoch is geallta chun micreastruchtúr cóimhiotail alúmanaim a bharrfheabhsú agus airíonna cuimsitheacha ábhar cóimhiotail alúmanaim a fheabhsú.ScaindiamIs é (Sc) an feabhsaitheoir eilimintí micrea-chóimhiotail is éifeachtaí ar a dtugtar i gcás cóimhiotail alúmanaim. Tá intuaslagthacht scaindiam i maitrís alúmanaim níos lú ná 0.35% de réir meáchain. Is féidir le rianmhéideanna d'eilimint scaindiam a chur le cóimhiotail alúmanaim a micreastruchtúr a fheabhsú go héifeachtach, a neart, a gcruas, a plaisteacht, a gcobhsaíocht theirmeach, agus a bhfriotaíocht creimeadh a fheabhsú go cuimsitheach. Tá iléifeachtaí fisiceacha ag scaindiam i gcóimhiotail alúmanaim, lena n-áirítear neartú tuaslagáin sholadaigh, neartú cáithníní, agus cosc ar athchriostalú. Tabharfaidh an t-alt seo isteach forbairt stairiúil, dul chun cinn is déanaí, agus feidhmeanna féideartha cóimhiotail alúmanaim ina bhfuil scaindiam i réimse déantúsaíochta trealaimh eitlíochta.
Taighde agus Forbairt ar Chóimhiotal Alúmanaim Scaindiam
Is féidir cur scaindiam leis mar eilimint chóimhiotail le cóimhiotail alúmanaim a rianú siar go dtí na 1960idí. Ag an am sin, rinneadh an chuid is mó den obair i gcórais chóimhiotail dénártha AlSc agus AlMgSc trínártha. Sna 1970idí, rinne Institiúid Miotalóireachta agus Eolaíochta Ábhar Baykov d'Acadamh Eolaíochtaí na Sóivéide agus Institiúid Uile-Rúiseach um Thaighde Cóimhiotail Éadrom staidéar córasach ar fhoirm agus meicníocht scaindiam i gcóimhiotail alúmanaim. Tar éis beagnach daichead bliain d'iarracht, forbraíodh 14 ghrád de chóimhiotail alúmanaim scaindiam i dtrí shraith mhóra (AlMgSc, AlLiSc, AlZnMgSc). Tá intuaslagthacht adaimh scaindiam in alúmanam íseal, agus trí phróisis chóireála teasa cuí a úsáid, is féidir nana-dheascadh Al3Sc ard-dlúis a dhéascadh. Tá an chéim deascadh seo beagnach sféarúil, le cáithníní beaga agus dáileadh scaipthe, agus tá caidreamh comhtháite maith aici leis an maitrís alúmanaim, rud a fhéadann neart teocht an tseomra cóimhiotail alúmanaim a fheabhsú go mór. Ina theannta sin, bíonn dea-chobhsaíocht theirmeach agus friotaíocht garbhúcháin ag teochtaí arda (laistigh de 400 ℃) ag nana-dheascáin Al3Sc, rud atá thar a bheith tairbheach do fhriotaíocht teasa láidir an chóimhiotail. I gcóimhiotail alúmanaim scaindiam déanta sa Rúis, tá aird mhór tarraingthe ag cóimhiotal 1570 mar gheall ar a neart is airde agus a chur i bhfeidhm is leithne. Taispeánann an cóimhiotal seo feidhmíocht den scoth sa raon teochta oibre ó -196 ℃ go 70 ℃ agus tá sár-phlaisteacht nádúrtha aige, ar féidir leis an gcóimhiotal alúmanaim LF6 déanta sa Rúis (cóimhiotal alúmanaim maignéisiam atá comhdhéanta den chuid is mó d'alúmanam, maignéisiam, copar, mangainéis, agus sileacan) a athsholáthar le haghaidh struchtúir táthúcháin ualaigh i meán ocsaigine leachtach, le feidhmíocht fheabhsaithe go suntasach. Ina theannta sin, d'fhorbair an Rúis cóimhiotail alúmanaim since maignéisiam scaindiam, arna léiriú ag 1970, le neart ábhair os cionn 500MPa.
Stádas TionsclaíochtaCóimhiotal Alúmanaim Scaindiam
Sa bhliain 2015, d’eisigh an tAontas Eorpach “Treochlár Miotalóireachta na hEorpa: Ionchais do Mhonaróirí agus d’Úsáideoirí Deiridh”, ag moladh staidéar a dhéanamh ar intháthaitheacht alúmanaim.cóimhiotail maignéisiam scaindiamI Meán Fómhair 2020, d’eisigh an tAontas Eorpach liosta de 29 acmhainn mianraí ríthábhachtacha, lena n-áirítear scaindiam. Tá neart meánach go hard agus caoinfhulaingt ard damáiste ag an gcóimhiotal alúmanaim maignéisiam scaindiam 5024H116 arna fhorbairt ag Ale Aluminum sa Ghearmáin, rud a fhágann gur ábhar an-ghealladh fúithi é do chraiceann fhiúsálaige. Is féidir é a úsáid chun cóimhiotail alúmanaim shraith 2xxx traidisiúnta a athsholáthar agus tá sé san áireamh i leabhar soláthair ábhar AIMS03-01-055 Airbus. Is grád feabhsaithe de 5024 é 5028, atá oiriúnach le haghaidh táthú léasair agus táthú corraigh frithchuimilte. Is féidir leis an bpróiseas foirmithe creep de phainéil bhalla comhtháite hipearbólacha a bhaint amach, atá frithsheasmhach in aghaidh creimeadh agus nach dteastaíonn sciath alúmanaim uaidh. I gcomparáid le cóimhiotal 2524, is féidir le struchtúr foriomlán painéal balla an fhiúsálaige laghdú meáchain struchtúraigh 5% a bhaint amach. Baineadh úsáid as an mbileog cóimhiotail alúmanaim scaindiam AA5024-H116 arna tháirgeadh ag Aili Aluminum Company chun comhpháirteanna struchtúracha fhiúsálaige aerárthaí agus spásárthaí a mhonarú. Is é 1.6mm go 8.0mm tiús tipiciúil na bileoige cóimhiotail AA5024-H116, agus mar gheall ar a dlús íseal, a airíonna meicniúla measartha, a fhriotaíocht ard creimeadh, agus a diall dian tríthoiseach, is féidir leis cóimhiotal 2524 a athsholáthar mar ábhar craicinn an fhiúsálaig. Faoi láthair, tá an bhileog chóimhiotail AA5024-H116 deimhnithe ag Airbus AIMS03-04-055. I mí na Nollag 2018, d'eisigh Aireacht Tionscail agus Teicneolaíochta Faisnéise na Síne an “Guiding Catalogue for the First Batch of Demonstration Application Demonstrations of Key New Materials (2018 Edition)”, lena n-áirítear “ocsaíd scaindiam ard-íonachta” i gcatalóg forbartha thionscal na n-ábhar nua. In 2019, d'eisigh Aireacht Tionscail agus Teicneolaíochta Faisnéise na Síne an “Guiding Catalogue for the First Batch of Demonstration Applications of Key New Materials (2019 Edition)”, lena n-áirítear “ábhair phróiseála cóimhiotal alúmanaim ina bhfuil Sc agus sreanga táthúcháin Al Si Sc” i gcatalóg forbartha thionscal na n-ábhar nua. D'fhorbair Grúpa Alúmanaim Thoir Thuaidh na Síne cóimhiotal Al Mg Sc Zr sraith 5B70 ina bhfuil scaindiam agus siorcóiniam. I gcomparáid leis an gcóimhiotal traidisiúnta Al Mg sraith 5083 gan scaindiam agus siorcóiniam, tá a tháirgeacht agus a neart teanntachta méadaithe níos mó ná 30%. Ina theannta sin, is féidir leis an gcóimhiotal Al Mg Sc Zr friotaíocht creimeadh inchomparáide a choinneáil leis an gcóimhiotal 5083. Faoi láthair, is iad na príomhfhiontair intíre a bhfuil grád tionsclaíoch acucóimhiotal alúmanaim scaindiamIs iad Northeast Light Alloy Company agus Southwest Aluminum Industry a bhfuil acmhainn táirgthe acu. Is féidir leis an mbileog mhór-mhéide cóimhiotail alúmanaim scaindiam 5B70 arna forbairt ag Northeast Light Alloy Co., Ltd. plátaí móra tiubha cóimhiotail alúmanaim a sholáthar le tiús uasta 70mm agus leithead uasta 3500mm; Is féidir táirgí bileoga tanaí agus táirgí próifíle a shaincheapadh le haghaidh táirgthe, le raon tiús ó 2mm go 6mm agus leithead uasta 1500mm. D'fhorbair Southwest Aluminum ábhar 5K40 go neamhspleách agus rinne sé dul chun cinn suntasach i bhforbairt plátaí tanaí. Is cóimhiotal cruaite ama é cóimhiotal Al Zn Mg a bhfuil neart ard, feidhmíocht mhaith próiseála agus feidhmíocht táthúcháin den scoth aige. Is ábhar struchtúrach fíor-riachtanach agus tábhachtach é i bhfeithiclí iompair reatha amhail eitleáin. Ar bhonn AlZn Mg intáthaithe neart meánach, is féidir le heilimintí cóimhiotail scaindiam agus siorcóiniam a chur leis nana-cháithníní Al3 (Sc, Zr) beaga agus scaipthe a fhoirmiú sa mhicreastruchtúr, rud a fheabhsaíonn go suntasach airíonna meicniúla agus friotaíocht creimeadh struis an chóimhiotail. D'fhorbair Ionad Taighde Langley de chuid NASA cóimhiotal alúmanaim scaindiam trínártha leis an ngrád C557, atá réidh le cur i bhfeidhm i misin mhúnla. Tá neart statach, iomadú scoilteanna, agus diana briste an chóimhiotail seo ag teocht íseal (-200 ℃), teocht an tseomra, agus teocht ard (107 ℃) cothrom le nó níos fearr ná iad siúd atá ag cóimhiotal 2524. D'fhorbair Ollscoil Northwestern sna Stáit Aontaithe cóimhiotal alúmanaim neart sár-ard sraith 7000 AlZn Mg Sc, le neart teanntachta suas le 680MPa. Tá patrún forbartha comhpháirteach idir cóimhiotal alúmanaim scaindiam meán-ard agus Al Zn Mg Sc neart sár-ard cruthaithe. Is cóimhiotal alúmanaim ard-neart é cóimhiotal Al Zn Mg Cu Sc le neart teanntachta os cionn 800 MPa. Faoi láthair, is iad na príomhghráid de...cóimhiotal alúmanaim scaindiamtá achoimre orthu mar seo a leanas, mar a thaispeántar i dTáblaí 1 agus 2.
Tábla 1 | Comhdhéanamh Ainmniúil Cóimhiotal Alúmanaim Scaindiam
Tábla 2 | Micreastruchtúr agus Airíonna Teanntachta Cóimhiotal Alúmanaim Scaindiam
Ionchais iarratais cóimhiotal alúmanaim scaindiam
Tá cóimhiotail ard-neart Al Zn Mg Cu Sc agus Al CuLi Sc curtha i bhfeidhm ar chomhpháirteanna struchtúracha ualaigh-iompartha, lena n-áirítear scairdeanna trodaire MiG-21 agus MiG-29 na Rúise. Tá painéal rialaithe an spásárthaigh Rúisigh “Mars-1” déanta as cóimhiotal alúmanaim scaindiam 1570, le laghdú meáchain iomlán de 20%. Tá comhpháirteanna ualaigh mhodúl ionstraime an spásárthaigh Mars-96 déanta as cóimhiotal alúmanaim 1970 ina bhfuil scaindiam, rud a laghdaíonn meáchan an mhodúil ionstraime faoi 10%. Sa chlár “Clean Sky” agus i dtionscadal “2050 Flight Route” an AE, rinne Airbus eitiltí tástála deartha, taighde agus forbairt, monaraíochta agus suiteála comhtháite doirse lasta d’aerárthaí A321 bunaithe ar an gcóimhiotal scaindiam alúmanaim grád AA5028-H116 de chóimhiotal scaindiam alúmanaim 5024. Léirigh cóimhiotail alúmanaim scaindiam arna léiriú ag AA5028 feidhmíocht phróiseála agus táthúcháin den scoth. Ag baint úsáide as teicnící táthúcháin chun cinn ar nós táthú corraigh frithchuimilte agus táthú léasair chun nasc iontaofa ábhar cóimhiotal alúmanaim ina bhfuil scaindiam a bhaint amach. Ní hamháin go gcoinníonn cur i bhfeidhm de réir a chéile “táthú in ionad seamaithe” i struchtúir pláta tanaí athneartaithe le haerárthaí comhsheasmhacht ábhar aerárthaí agus sláine struchtúrach, ag baint amach monarú éifeachtach agus ar chostas íseal, ach tá éifeachtaí laghdaithe meáchain agus séalaithe aige freisin. Tá taighde feidhme cóimhiotal alúmanaim scaindiam 5B70 ag an tSín Aerospace Special Materials Research Institute tar éis briseadh tríd na teicneolaíochtaí maidir le sníomh láidir comhpháirteanna tiús balla athraitheach, rialú friotaíochta creimeadh agus meaitseáil neart, agus rialú struis iarmharaigh táthúcháin. Tá sreang táthúcháin oiriúnaitheach cóimhiotal alúmanaim scaindiam ullmhaithe aige, agus is féidir le comhéifeacht neart comhpháirteach táthú corraigh frithchuimilte do phlátaí tiubha sa chóimhiotal 0.92 a bhaint amach. Tá Acadamh Teicneolaíochta Spáis na Síne, Ollscoil Lár Theas, agus daoine eile tar éis tástáil feidhmíochta meicniúla fairsing agus turgnaimh phróisis a dhéanamh ar an ábhar 5B70, an scéim roghnúcháin ábhar struchtúrach do 5A06 a uasghrádú agus a athrá, agus tá tús curtha acu le cóimhiotal alúmanaim 5B70 a chur i bhfeidhm ar phríomhstruchtúr na bpainéal balla athneartaithe foriomlán de chábán séalaithe agus cábán fillte an stáisiúin spáis. Tá painéal balla foriomlán an chábáin brúite struchtúr pláta deartha le meascán d'easnacha craicinn agus athneartaithe, rud a bhaintear amach comhtháthú struchtúrach níos airde agus uasmhéadú meáchain. Agus feabhas á chur ar dhianacht agus ar neart foriomlán, laghdaítear líon agus castacht na gcomhpháirteanna nasctha, rud a laghdaíonn meáchan tuilleadh agus ardfheidhmíocht á cothabháil. Le cur chun cinn chur i bhfeidhm innealtóireachta ábhar 5B70, beidh úsáid ábhar 5B70... méadú de réir a chéile agus dul thar an tairseach soláthair íosta, rud a chabhróidh le táirgeadh leanúnach agus cáilíocht chobhsaí amhábhar a chinntiú, agus praghsanna amhábhar a laghdú go suntasach. Mar a luadh cheana, cé gur feabhsaíodh go leor airíonna cóimhiotail alúmanaim trí mhicrea-chóimhiotail scandiam, cuireann praghas ard agus ganntanas scandiam teorainn le raon feidhme cóimhiotail alúmanaim scandiam. I gcomparáid le hábhair chóimhiotail alúmanaim ar nós Al Cu, Al Zn, Al ZnMg, tá airíonna meicniúla cuimsitheacha maithe, friotaíocht creimeadh, agus tréithe próiseála den scoth ag ábhair chóimhiotail alúmanaim ina bhfuil scandiam, rud a fhágann go bhfuil ionchais leathana feidhme acu i ndéantúsaíocht príomhchodanna struchtúracha i réimsí tionsclaíocha ar nós aeraspáis. Le doimhniú leanúnach taighde ar theicneolaíocht mhicrea-chóimhiotail scandiam agus feabhas a chur ar mheaitseáil slabhra soláthair agus slabhra tionsclaíoch, feabhsóidh na tosca praghais agus costais a chuireann srian le feidhmiú tionsclaíoch ar scála mór cóimhiotail alúmanaim scandiam de réir a chéile. Fágann na hairíonna meicniúla cuimsitheacha maithe, an friotaíocht creimeadh, agus na tréithe próiseála den scoth atá ag cóimhiotail alúmanaim scandiam go bhfuil buntáistí soiléire laghdaithe meáchain struchtúracha acu agus acmhainneacht leathan feidhme i réimse na déantúsaíochta trealaimh eitlíochta.
Am an phoist: 29 Deireadh Fómhair 2024