铝钪合金突出的性能表现
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铝钪合金突出的性能表现
一、铝钪合金的超塑特性:
Al-Mg-Sc合金的超塑性,其超塑特性不需要预处理工艺,容易实现工业生产和应用。因此,用此种材料成型一些特殊部件应用于航空航天工业,有很好的应用前景。在相同条件下,可以看出,微量Sc 和Zr添加到Al-Mg合金中能够显著提高超塑变形能力,Al-Mg-0.5Sc 合金在399℃、应变速率为0.01%的条件下,延伸率从194%提高到1020%,增加了5倍。(如下图表)
二、铝钪合金的耐蚀特性:
剥落腐蚀是变形铝合金的一种特殊腐蚀变形。腐蚀沿着板材轧制方向由表面开始,并沿着平行与表面的晶界扩展,当腐蚀穿过整个扁平晶粒结构,腐蚀产物使表层未腐蚀的金属锲开鼓起,致使其从基体金属剥落,产生连续或者不连续的鼓泡、碎末、裂开。
合金经热轧-冷轧成板材,之后在340℃/1h稳定化退火,未添加钪的Al-6Mg-Zr合金经过6h剥蚀敏感性腐蚀实验后,试样的表面出现零星分散的微小点蚀坑,12h后点蚀坑数目有所增多,此时金属表面已经发灰;随着腐蚀周期的延长,点蚀数目逐渐增加,孔径有所增大。到48h后,个别蚀孔附近已开始起泡、鼓突。而添加钪的Al-6Mg-Zr-Sc 合金,在48h腐蚀试验周期内表面都没有点蚀发生,只有金属色泽有所变暗。
添加了钪的合金中形成了Al3(Sc,Zr)第二相,它能细化晶粒,阻止亚晶结构和位错的运动,有效地抑制β相在晶界处的析出和聚集,β相析出量也就相对较少,在整个合金基体中呈不连续分布,且更离散,更细小。从而使Mg含量很高的Al-6Mg-Zr合金仍然保持均匀的组织,减少了结构缺陷,使氧化膜较难破裂并且容易得到修复,因而增强了铝合金的耐腐蚀性能。
铝钪合金抗应力腐蚀特性。原始基础合金材料抗应力腐蚀寿命(SCL)只有1天,加入过渡元素Mn和Zr后,SCL平均延长到17天,而加入Sc或者Sc和Mn一起添加的合金,五个试样均超过了90天未断。
三、铝钪合金的焊接特性
对于Al-Mg-Li-Sc系合金,通常采用含Sc量与基材相当或略高于基材的铝合金焊丝来焊接,这样基材和焊丝之间相容性好,焊缝的强度高、抗裂性也好。
对于传统的Al-Zn-Mg系合金,5000系铝合金焊丝通常认为是不
可焊的,但是5000系铝合金焊丝加入Sc后,Al-Zn-Mg系合金焊接热裂纹得到消除。如果再把Sc加入7000系的铝合金基材后,即使采用不含Sc的5000系铝合金焊丝焊接,焊接热裂纹也是大大减少。
四、铝钪合金的疲劳断裂特性
经过对比试验,结果表面,在整个加载应力幅值范围内,含Sc 和Zr的Al-Mg-Mn合金疲劳寿命均大于Al-Mg-Mn的疲劳寿命。在107循环条件下,Al-Mg-Mn合金的疲劳强度为123MPa,而Al-Mg-Mn-Sc-Zr 的疲劳强度为156MPa,可见Sc和Zr的添加能显著提高Al-Mg-Mn合金的疲劳寿命。(如下图)