Алюминий-скандиевые сплавы

Это объясняется дислокационным механизмом упрочнения, при котором с ростом величины пластической деформации повышается плотность дислокаций. Данные линейные дефекты кристаллической решетки характеризуются высоким уровнем накопленной энергии и являются энергетическими барьерами друг для друга при движении внутри кристаллической решетки по пересекающимся плоскостям.Величинасформированныхсубзерен находится в прямой зависимости от энергетической составляющей, накопленной в процессе пластической деформации: с увеличением степени обжатия уровень накопленной энергии возрастает, в результате чего образуется мелкая субзеренная структура. Данная закономерность описывается уравнением Холла-Петча:,где— некоторое напряжение трения, которое необходимо для скольжениядислокацийвмонокристалле,K— индивидуальная для каждого материала константа, также называемая «коэффициентом Холла-Петча».Дисперсность частиц Al3(Sc, Zr) с увеличением степени и скорости деформации не изменяется и, соответственно, их вклад в упрочнение остается неизменным. Поэтому, дальнейший рост прочности полуфабрикатов объясняется формированием субструктуры в процессе пластической деформации. Стоит отметить, что при упрочнении, связанном с легированием алюминия скандием и цирконием, практически не снижается пластичность.Не мало важным фактором при формировании зеренной и субзеренной структур является скорость охлаждения слитка из сплава алюминий скандий. В работе [7] представлены данные зависимости микротвердости алюминий-скандиевого сплава отскорость охлаждения (таблица 2).Таблица 2 – Влияние скорости охлаждения на микротвердость сплава Al-2%Sc [7]С увеличение порядка скорости охлаждения скорости расплава происходит рост микротвердости. Это связано с процессом формирования зеренной структуры. При таких скоростях охлаждения начинает формироваться мелкозернистая структура, и, чем выше скорость охлаждения, тем мельче зерна формируются по всему объему слитка.Также скорость охлаждения влияет на форму выделяющейся интерметаллидной фазы Al3Sc. На рисунке 5 представлены микрофотографии алюминий-скандиевых сплавов в зависимости от скорости охлаждения расплава. На микрофотографии 5а видно, что в условиях центрефугирования расплава выделившаяся интерметаллидная фаза Al3Sc не имеет четких границ и является очень крупной. На микрофотографии 5б при ускоренном охлаждении данная фаза имеет четкие границы и является мелкодисперсной (примерно 4 мкм), вследствие чего создает более высокий эффект упрочнения алюминиевой матрицы.а)б)Рисунок 5 – микрофотографий включений интерметаллидной фазы Al3Sc, полученной в условиях: а – центрефугирования из расплава, б – быстрого охлаждения[7]Применение сплавов алюминий-скандийГлавным по объёму применением скандия является его применение в алюминиево-скандиевых сплавах, применяемых в спортивной экипировке (мотоциклы, бейсбольные биты и т. п.) — везде, где требуется высокопрочные материалы. В сплаве с алюминием скандий обеспечивает дополнительную прочность и ковкость. Предел прочности на разрыв у чистого скандия около 400 МПа (40 кг/мм), у титана например 250—350 МПа, а у нелегированного иттрия 300 МПа. Применение скандиевых сплавов в авиации и ракетостроении позволит значительно снизить стоимость перевозок и резко повысить надёжность эксплуатируемых систем, в то же время при снижении цен на скандий и его применение для производства автомобильных двигателей так же значительно увеличит их ресурс и частично КПД. Очень важно и то обстоятельство что скандий упрочняет алюминиевые сплавы легированные гафнием. Важной и практически не изученной областью применения скандия является то обстоятельство что подобно легированию иттрием алюминия, легирование чистого алюминия скандием так же повышает электропроводность проводов и эффект резкого упрочнения имеет большие перспективы для применения такого сплава для транспортировки электроэнергии (ЛЭП). Сплавы скандия наиболее перспективные материалы в производстве управляемых снарядов. Ряд специальных сплавов скандия композитов на скандиевой связке весьма перспективен в области конструирования скелета транспортных системВыводы Рассмотрены сплавы системы алюминий-скандий. Получены представления о переработки урановых руд для извлечения редкоземельного элемента – скандийРассмотрены основные упрочняющие эффекты в алюминий скандиевых сплавах. Упрочнения алюминиевой матрицы получается путем полученного пересыщенного твердого раствора скандия и циркония в алюминий и последующим выделением интерметаллидной фазы Al3(Sc, Zr). Также вклад в упрочнение алюминиевой матрицы вносит дислокационный механизм упрочнения совместно с формирование субзеренной структуры.Получено представление о сферах прочных алюминий-скандиевыхсплавов.Списоклитературы:Mineral Commodity Summaries. 1990, p. 148-149. Mineral Yearsbook. 1988, p. 10-12. В.А. Елагин, В.В. Захаров, Т.Д. Рогова. Перспективы легирования алюминиевых сплавов скандием // Цветные металлы. 1982, №12, с. 234-236. В.В. Захаров, Т.Д. Ростова Упрочнение алюминиевых сплавов при легировании их скандием // Металловедение и термическая обработка металлов. 2013. - №12. с. 24-29Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник / Под ред. Н. Лякишева. Т. 1. М.: «Машиностроение», 1996, 992 с. А.П. Мухачев, Е.А. Харитонова, Д.Г. Скипочка. Скандий и его сплавы с алюминием// ВАНТ. 2016. - №1. с. 45-50 Скачков В.М. Химическое легирование скандием, цирконием и гафнием сплавов на основе алюминия: автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. хим наук (02.00.04)/ Скачков Владмири Михайлович; - Екатеринбур, 2013. – 19 с.