Un alliage d'aluminium haute performance : l'alliage Al-Sc

Un alliage d'aluminium haute performance : l'alliage Al-Sc

L'alliage Al-Sc est un alliage d'aluminium hautes performances. Plusieurs méthodes permettent d'améliorer les performances des alliages d'aluminium, notamment le renforcement et la trempe par microalliage, domaine de pointe de la recherche sur les alliages d'aluminium hautes performances depuis une vingtaine d'années.

Le point de fusion du scandium est de 1541 °C et celui de l'aluminium de 660 °C. Le scandium doit donc être ajouté à l'alliage d'aluminium sous forme d'alliage mère, qui est la matière première essentielle à la préparation d'alliages d'aluminium contenant du scandium. Il existe plusieurs méthodes de préparation d'alliages mères, telles que le dopage, le fluorure de scandium, la réduction thermique à l'oxyde de scandium, l'électrolyse des sels fondus, etc.

La méthode de dopage consiste à ajouter directement du scandium métallique à l'alliage d'aluminium, ce qui est coûteux, entraîne des pertes par combustion lors du processus de fusion et un coût élevé de l'alliage mère.

Le fluorure d'hydrogène toxique est utilisé dans la préparation du fluorure de scandium par la méthode de réduction thermique du métal, qui nécessite un équipement complexe et une température de réduction thermique du métal élevée.

Le taux de récupération du scandium par réduction thermique métallique de l'oxyde de scandium n'est que de 80 % ;

Le dispositif d’électrolyse à sel fondu est complexe et le taux de conversion n’est pas élevé.

Après comparaison et sélection, il est plus approprié de préparer l'alliage maître Al-Sc en utilisant la méthode de réduction thermique Al-Mg au sel fondu ScCl.

Utilisations :

L'ajout de traces de scandium à l'alliage d'aluminium peut favoriser l'affinage du grain et augmenter la température de recristallisation de 250°C~280°CC'est un puissant affineur de grain et un inhibiteur de recristallisation efficace pour les alliages d'aluminium, ce qui a une influence évidente sur laLa structure et les propriétés de l'alliage sont améliorées et sa résistance, sa dureté, sa soudabilité et sa résistance à la corrosion sont considérablement améliorées.

Le scandium présente un bon effet de renforcement par dispersion sur l'aluminium et conserve une structure stable et non recristallisée lors du travail à chaud ou du recuit. Certains alliages, comme les tôles laminées à froid, présentent une forte déformation et conservent cette structure même après recuit. L'inhibition de la recristallisation par le scandium permet d'éliminer la structure de recristallisation dans la zone affectée thermiquement de la soudure. La structure sous-granulaire de la matrice peut être directement transférée à la structure brute de la soudure, ce qui confère aux joints soudés en alliage d'aluminium contenant du scandium une résistance mécanique et une résistance à la corrosion élevées.

L'effet du scandium sur la résistance à la corrosion de l'alliage d'aluminium est également dû au raffinement du grain et à l'inhibition du processus de recristallisation.

L'ajout de scandium peut également donner à l'alliage d'aluminium une bonne superplasticité, et l'allongement de l'alliage d'aluminium avec 0,5 % de scandium peut atteindre 1 100 % après traitement superplastique.

Par conséquent, l'alliage Al-Sc devrait devenir une nouvelle génération de matériaux structurels légers pour les industries aérospatiales, aéronautiques et navales, qui sont principalement utilisés pour le soudage de pièces structurelles de charge de l'aérospatiale, de l'aviation et des navires, de tuyaux en alliage d'aluminium pour environnement alcalin corrosif, de réservoirs d'huile ferroviaires, de pièces structurelles clés de trains à grande vitesse, etc.

Perspectives de candidature :

Les alliages d'aluminium contenant du sc offrent de nombreuses possibilités d'application dans les secteurs de haute technologie tels que la marine, l'industrie aérospatiale, les fusées et missiles, l'énergie nucléaire, etc. L'ajout de traces de scandium permettra de développer une nouvelle génération d'alliages d'aluminium hautes performances à partir des alliages d'aluminium existants, tels que des alliages d'aluminium à ultra-haute résistance et ténacité élevées, des alliages d'aluminium à haute résistance et résistants à la corrosion, des alliages d'aluminium à haute résistance et résistants aux rayonnements neutroniques, etc. Ces alliages offriront des perspectives d'application très intéressantes dans les secteurs de l'aérospatiale, de l'énergie nucléaire et de la construction navale grâce à leurs excellentes propriétés globales, et pourront également être utilisés dans les véhicules légers et les trains à grande vitesse. Par conséquent, les alliages d'aluminium contenant du scandium sont devenus un autre matériau de structure en alliage d'aluminium hautes performances attractif et très compétitif, après l'alliage Al-Li. La Chine, riche en ressources en scandium, dispose d'une base solide pour la recherche et la production industrielle de scandium, et reste le principal exportateur d'oxyde de scandium. Le développement de matériaux en alliage d'aluminium pour la construction de haute technologie et de défense nationale en Chine revêt une importance historique. Il peut permettre d'exploiter pleinement les avantages des ressources en scandium en Chine et de promouvoir le développement de l'industrie du scandium et de l'économie nationale en Chine.