Una aleación de aluminio de alto rendimiento: aleación Al-Sc
La aleación Al-Sc es un tipo de aleación de aluminio de alto rendimiento. Existen diversas maneras de mejorar su rendimiento, entre las cuales el refuerzo y el endurecimiento por microaleación constituyen el campo de investigación de vanguardia en aleaciones de aluminio de alto rendimiento en los últimos 20 años.
El punto de fusión del escandio es de 1541 °C y el del aluminio, de 660 °C. Por lo tanto, el escandio debe añadirse a la aleación de aluminio en forma de aleación maestra, que es la materia prima clave para preparar la aleación de aluminio que contiene escandio. Existen varios métodos para preparar aleaciones maestras, como el dopaje, el fluoruro de escandio, la reducción térmica del óxido de escandio metálico, la electrólisis con sales fundidas, etc.
El método de dopaje consiste en añadir directamente escandio metálico a la aleación de aluminio, lo cual es costoso, genera pérdidas por combustión en el proceso de fundición y un alto coste de la aleación maestra.
El fluoruro de hidrógeno tóxico se utiliza en la preparación de fluoruro de escandio mediante el método de reducción térmica de metales, que requiere un equipo complejo y una temperatura de reducción térmica de metales elevada.
La tasa de recuperación de escandio por reducción térmica del óxido de escandio es sólo del 80%;
El dispositivo de electrólisis de sal fundida es complejo y la tasa de conversión no es alta.
Después de la comparación y selección, es más apropiado preparar la aleación maestra Al-Sc utilizando el método de reducción térmica Al-Mg con sal fundida ScCl.
Usos:
La adición de trazas de escandio a la aleación de aluminio puede promover el refinamiento del grano y aumentar la temperatura de recristalización en un 250°C~280°CEs un potente refinador de grano y un eficaz inhibidor de la recristalización de la aleación de aluminio, lo que tiene una influencia obvia en elLa estructura y las propiedades de la aleación y mejora enormemente su resistencia, dureza, soldabilidad y resistencia a la corrosión.
El escandio posee un buen efecto de reforzamiento por dispersión en el aluminio y mantiene una estructura estable no recristalizada durante el trabajo en caliente o el recocido. Algunas aleaciones son láminas laminadas en frío con alta deformación, que conservan esta estructura incluso después del recocido. La inhibición del escandio durante la recristalización puede eliminar la estructura de recristalización en la zona de la soldadura afectada por el calor. La estructura de subgrano de la matriz puede transferirse directamente a la estructura de la soldadura en estado bruto de colada, lo que confiere a la unión soldada de aleación de aluminio con escandio una alta resistencia y resistencia a la corrosión.
El efecto del escandio sobre la resistencia a la corrosión de la aleación de aluminio también se debe al refinamiento del grano y a la inhibición del proceso de recristalización.
La adición de escandio también puede hacer que la aleación de aluminio tenga una buena superplasticidad, y el alargamiento de la aleación de aluminio con 0,5% de escandio puede alcanzar el 1100% después del tratamiento superplástico.
Por lo tanto, se espera que la aleación Al-Sc se convierta en una nueva generación de materiales estructurales livianos para las industrias aeroespacial, de aviación y naval, que se utilizan principalmente para soldar piezas estructurales de carga de la industria aeroespacial, de aviación y naval, tuberías de aleación de aluminio para entornos de medios corrosivos alcalinos, tanques de aceite de ferrocarril, partes estructurales clave de trenes de alta velocidad, etc.
Perspectiva de aplicación:
Las aleaciones de aluminio con escandio tienen un amplio potencial de aplicación en sectores de alta tecnología como la industria naval, aeroespacial, de cohetes y misiles, y la energía nuclear, entre otros. Mediante la adición de trazas de escandio, se espera desarrollar una serie de materiales de aleación de aluminio de alto rendimiento de nueva generación basados en las aleaciones de aluminio existentes, como aleaciones de aluminio de ultraalta resistencia y alta tenacidad, aleaciones de aluminio de alta resistencia a la corrosión y aleaciones de aluminio de alta resistencia a la radiación neutrónica, entre otros. Estas aleaciones tendrán un potencial de aplicación muy atractivo en las industrias aeroespacial, de energía nuclear y de construcción naval gracias a sus excelentes propiedades integrales, y también pueden utilizarse en vehículos ligeros y trenes de alta velocidad. Por lo tanto, las aleaciones de aluminio con escandio se han convertido en otro material estructural de aleación de aluminio de alto rendimiento atractivo y más competitivo después de las aleaciones AlLi. China, rica en recursos de escandio, cuenta con una sólida base para la investigación y la producción industrial de escandio y sigue siendo el principal exportador de óxido de escandio. El desarrollo de materiales de aleación de aluminio para la construcción de alta tecnología y de defensa nacional en China es de importancia histórica y puede aprovechar al máximo las ventajas de los recursos de escandio en China y promover el desarrollo de la industria del escandio y la economía nacional en China.
Hora de publicación: 04-jul-2022