Uma liga de alumínio de alto desempenho: liga Al-Sc
A liga Al-Sc é um tipo de liga de alumínio de alto desempenho. Existem diversas maneiras de melhorar o desempenho da liga de alumínio, entre elas, o reforço e a tenacificação por microligação, que são a área de fronteira da pesquisa em ligas de alumínio de alto desempenho nos últimos 20 anos.
O ponto de fusão do escândio é 1541°C e o do alumínio é 660°C, portanto, o escândio deve ser adicionado à liga de alumínio na forma de liga-mestra, que é a principal matéria-prima para a preparação da liga de alumínio contendo escândio. Existem vários métodos para preparar ligas-mestras, como o método de dopagem, o fluoreto de escândio, o método de redução térmica de óxido de escândio, o método de eletrólise de sal fundido, entre outros.
O método de dopagem consiste em adicionar escândio metálico diretamente à liga de alumínio, o que é caro, causa perdas por queima no processo de fundição e alto custo da liga mestre.
O fluoreto de hidrogênio tóxico é usado na preparação de fluoreto de escândio pelo método de redução térmica de metal de fluoreto de escândio, que possui equipamento complexo e alta temperatura de redução térmica de metal
A taxa de recuperação de escândio pela redução térmica de metal do óxido de escândio é de apenas 80%;
O dispositivo de eletrólise de sal fundido é complexo e a taxa de conversão não é alta.
Após comparação e seleção, é mais apropriado preparar a liga mestre Al-Sc usando o método de redução térmica Al-Mg com sal fundido de ScCl.
Usos:
Adicionar traços de escândio à liga de alumínio pode promover o refinamento do grão e aumentar a temperatura de recristalização em 250°C~280°C. É um poderoso refinador de grãos e um inibidor de recristalização eficaz para ligas de alumínio, que tem influência óbvia sobrea estrutura e as propriedades da liga e melhora muito sua resistência, dureza, soldabilidade e resistência à corrosão.
O escândio tem um bom efeito de fortalecimento da dispersão no alumínio e mantém uma estrutura estável e não recristalizada durante o trabalho a quente ou o recozimento. Algumas ligas são chapas laminadas a frio com grande deformação, que ainda mantêm essa estrutura mesmo após o recozimento. A inibição do escândio na recristalização pode eliminar a estrutura de recristalização na zona da solda afetada pelo calor. A estrutura do subgrão da matriz pode ser transferida diretamente para a estrutura fundida da solda, o que confere à junta soldada de liga de alumínio contendo escândio alta resistência mecânica e resistência à corrosão.
O efeito do escândio na resistência à corrosão da liga de alumínio também se deve ao refinamento do grão e à inibição do processo de recristalização.
A adição de escândio também pode fazer com que a liga de alumínio tenha boa superplasticidade, e o alongamento da liga de alumínio com 0,5% de escândio pode chegar a 1100% após o tratamento superplástico.
Portanto, espera-se que a liga Al-Sc se torne uma nova geração de materiais estruturais leves para as indústrias aeroespacial, de aviação e naval, sendo usada principalmente para soldagem de peças estruturais de carga aeroespacial, de aviação e naval, tubos de liga de alumínio para ambientes corrosivos alcalinos, tanques de óleo ferroviário, peças estruturais importantes de trens de alta velocidade, etc.
Candidatura potencial:
A liga de alumínio contendo escândio tem amplas perspectivas de aplicação em setores de alta tecnologia, como indústria naval, aeroespacial, foguetes e mísseis, energia nuclear, etc. Com a adição de traços de escândio, espera-se desenvolver uma série de materiais de liga de alumínio de alto desempenho de nova geração com base na liga de alumínio existente, como liga de alumínio de ultra-alta resistência e alta tenacidade, liga de alumínio de alta resistência à corrosão, liga de alumínio de alta resistência à irradiação de nêutrons, e assim por diante. Essas ligas terão uma perspectiva de aplicação muito atraente nas indústrias aeroespacial, de energia nuclear e de construção naval devido às suas excelentes propriedades abrangentes, e também podem ser usadas em veículos leves e trens de alta velocidade. Portanto, a liga de alumínio contendo escândio tornou-se outro material estrutural de liga de alumínio de alto desempenho atraente e mais competitivo, depois da liga AlLi. A China é rica em recursos de escândio e possui uma base sólida para pesquisa e produção industrial de escândio, sendo ainda o principal exportador de óxido de escândio. É de importância histórica desenvolver materiais de liga de alumínio para construção de alta tecnologia e defesa nacional na China, e pode aproveitar ao máximo as vantagens dos recursos de escândio na China e promover o desenvolvimento da indústria de escândio e da economia nacional na China.
Horário da publicação: 04/07/2022