鋁鈧合金是一種高性能鋁合金，鋁合金的高性能化有幾種途徑，其中微合金化強韌化是近20年來高性能鋁合金研究的前沿領域。
基本介紹
- 中文名：鋁鈧合金
- 外文名：Scandium aluminum alloy
用途,技術要點,中間合金,套用前景,
用途
在鋁合金中加入微量的鈧，可促進晶粒細化，提高再結晶溫度250℃～280℃，是鋁合金強有力的晶粒細化劑和有效的再結晶抑制劑，對合金的結構和性能產生明顯的影響，使其強度、硬度、焊接性能、耐腐蝕性能等得到很大提高。鈧對鋁有著很好的彌散強化作用，在熱加工或退火處理狀態均保持穩定的非再結晶組織，其中一些合金是經變形很大的冷軋薄板，即使在退火後仍保持這種結構。鈧對再結晶的抑制作用，能消除焊縫熱影響區的再結晶組織，基體的亞晶組織可直接過渡到焊縫的鑄態組織，使含鈧鋁合金的焊接接頭有高的強度和抗腐蝕性能。鈧對鋁合金抗腐蝕性能的改善作用，也是由於鈧細化了晶粒和抑制了再結晶過程的緣故。加入鈧還可使鋁合金具有良好的超塑性，添加0.5%左右鈧的鋁合金經超塑性處理後,其延伸率可達到1100%。因此，鋁鈧合金可望成為新一代的航天、航空、艦船工業用輕質結構材料，俄羅斯已開發出10多個牌號的含鈧鋁合金，主要用於航天、航空、艦船的焊接荷重結構件以及鹼性腐蝕介質環境用鋁合金管材、鐵路油罐、高速列車關鍵結構件等。
技術要點
鈧的熔點1541℃，鋁的熔點660℃，兩種金屬熔點差別太大，鈧必須以中間合金的形式加到鋁合金中去，鈧中間合金是製取含鈧鋁合金的關鍵原材料。製備中間合金主要有對摻法、氟化鈧、氧化鈧金屬熱還原法、熔鹽電解法等幾種方法。對摻法是直接將金屬鈧加到鋁合金中來製備，金屬鈧價格昂貴，熔煉過程燒損大，中間合金成本高；氟化鈧金屬熱還原法在製備氟化鈧階段要用到劇毒的氟化氫，設備複雜，金屬熱還原溫度也很高；氧化鈧金屬熱還原法鈧的實收率僅80%；熔鹽電解法裝置複雜，轉化率也不高。經過比選，利用氯化鈧熔鹽鋁鎂熱還原法，來製備鋁鈧中間合金較為恰當。
中間合金
中間合金的製備是生產鋁鈧合金的關鍵，其製備方法如下：
- 製備無水氯化鈧熔鹽
⑴真空脫水
將Sc2O3溶於鹽酸，按比例將Sc2O3∶NaCl∶KCl∶NH4Cl進行混合。蒸發，真空脫。
⑵中溫脫水
將真空脫水後的熔鹽在氬氣保護下，加溫，製成ScCl3·NaCl·KCl熔鹽，即無水氯化鈧熔鹽。 - 製備鋁鎂鈧中間合金
工業純鋁和工業純鎂，安比例加熱熔化。加入ScCl3·NaCl·KCl熔鹽，及特定添加劑，熔煉，出爐澆鑄，得鋁鎂鈧中間合金。
套用前景
含鈧鋁合金在船舶、航天工業、火箭飛彈、核能等高新尖技術部門的套用前景十分廣闊。通過添加微量鈧有希望在現有鋁合金的基礎上開發出一系列的新一代高性能鋁合金材料諸如超高強高韌鋁合金、高強耐蝕鋁合金、高強度抗中子輻照用鋁合金等。這些合金以其優異的綜合性能在航天、核能和艦船工業上將具有非常誘人的套用前景另外也可用於輕型汽車和高速列車等方面。因此含鈧鋁合金目前已成為繼AlLi合金之後又一種引人注目的、將來最有競爭力的高性能鋁合金結構材料。我國鈧資源豐富鈧的研究和工業生產也有一定的基礎目前仍是氧化鈧的主要輸出國開展AlSc系合金的研究對發展我國高新技術和國防建設用鋁合金材料具有劃時代意義而且還可以充分發揮我國的鈧資源優勢促進我國鈧工業及國民經濟的發展。
