高性能アルミニウム合金：Al-Sc合金

高性能アルミニウム合金：Al-Sc合金

Al-Sc合金は高性能アルミニウム合金の一種です。アルミニウム合金の性能を向上させる方法はいくつかありますが、中でもマイクロアロイ化による強化・靱性化は、ここ20年間の高性能アルミニウム合金研究の最先端分野です。

スカンジウムの融点は1541℃、アルミニウムの融点は660℃であるため、スカンジウムはマスターアロイの形でアルミニウム合金に添加する必要があります。マスターアロイは、スカンジウムを含むアルミニウム合金を製造するための重要な原料です。マスターアロイの製造方法には、ドーピング法、フッ化スカンジウム法、スカンジウム酸化物金属の熱還元法、溶融塩電解法など、いくつかの方法があります。

ドーピング法は、アルミニウム合金に金属スカンジウムを直接添加する方法であるが、これは高価であり、製錬工程で焼損し、マスター合金のコストが高い。

有毒なフッ化水素は、フッ化スカンジウムの金属熱還元法によるフッ化スカンジウムの製造に使用され、複雑な設備と高い金属熱還元温度が必要である。

酸化スカンジウムの金属熱還元によるスカンジウムの回収率はわずか 80% です。

溶融塩電解装置は複雑であり、変換率は高くありません。

比較と選択の結果、ScCl溶融塩Al-Mg熱還元法を使用してAl-Scマスター合金を調製することがより適切であることがわかりました。

用途:

アルミニウム合金に微量のスカンジウムを添加すると、結晶粒の微細化が促進され、再結晶温度が250℃上昇する。℃約280℃これはアルミニウム合金の強力な結晶粒微細化剤であり、効果的な再結晶抑制剤であり、アルミニウム合金の強度に明らかな影響を与えます。合金の構造と特性が改善され、強度、硬度、溶接性、耐食性が大幅に向上します。

スカンジウムはアルミニウムに対して優れた分散強化効果を有し、熱間加工や焼鈍処理においても安定した非再結晶組織を維持します。一部の合金は、大きな変形を伴う冷間圧延鋼板であり、焼鈍処理後もこの組織を維持します。スカンジウムによる再結晶抑制は、溶接熱影響部の再結晶組織を消失させ、母相の亜結晶組織を溶接部の鋳放し組織に直接転写することで、スカンジウム含有アルミニウム合金の溶接継手の高い強度と耐食性を実現します。

スカンジウムがアルミニウム合金の耐食性に及ぼす効果は、結晶粒の微細化と再結晶化プロセスの抑制によるものでもあります。

スカンジウムを添加すると、アルミニウム合金に優れた超塑性を与えることができ、0.5% のスカンジウムを含むアルミニウム合金の伸びは、超塑性処理後に 1100% に達することがあります。

そのため、Al-Sc合金は、航空宇宙、航空、船舶産業向けの新世代の軽量構造材料になると期待されており、主に航空宇宙、航空、船舶の溶接荷重構造部品、アルカリ腐食媒体環境用のアルミニウム合金パイプ、鉄道オイルタンク、高速列車の主要構造部品などに使用されています。

応募見込み：

Sc含有アルミニウム合金は、船舶、航空宇宙産業、ロケット・ミサイル、原子力エネルギーなどのハイテク部門で幅広い応用展望を持っています。微量のスカンジウムを添加することで、既存のアルミニウム合金をベースに、超高強度・高靭性アルミニウム合金、高強度耐腐食アルミニウム合金、高強度中性子照射耐性アルミニウム合金など、一連の新世代高性能アルミニウム合金材料の開発が期待されています。これらの合金は、優れた総合特性により、航空宇宙、原子力、造船業界で非常に魅力的な応用展望を持つだけでなく、軽自動車や高速鉄道にも使用できます。そのため、スカンジウム含有アルミニウム合金は、AlLi合金に次ぐ、魅力的で最も競争力のある高性能アルミニウム合金構造材料となっています。中国はスカンジウム資源が豊富で、スカンジウムの研究と工業生産のための一定の基盤を備えており、依然として酸化スカンジウムの主要輸出国です。これは中国におけるハイテクおよび国防建設用のアルミニウム合金材料の開発にとって画期的な意義を有し、中国のスカンジウム資源の優位性を十分に発揮させ、中国のスカンジウム産業および国民経済の発展を促進することができる。