Алюминий-скандиевые сплавы

Введение 3
1. Основные свойства алюминия 5
2. Диаграмма состояния Al-Sc 7
3. Получение скандия 8
4. Легирование алюминиевых сплавов скандием совместно
с цирконием 10
4.1 Упрочнение, создаваемое интерметаллидами Al3Sc и Al3(Sc, Zr) 11
4.2 Субструктурное упрочнение сплавов алюминий-скандий 12
5. Применение сплавов алюминий скандий 17
Выводы 19
Список литературы 20

В середине 80-х годов ХХ века гонка по освоению космоса ставила новые задачи по подбору материалов для космических кораблей, таких как «Шаттл», «Буран» и «Энергия». [1, 2]. В связи с увеличением веса поднимаемых грузов требовалась модификация конструкционных материалов на основе наиболее легкого металла – алюминия. Открытие такого модификатора алюминиевых сплавов как скандий позволило повысить прочность, термическую стабильность и устойчивость к межзеренному разрушению. При добавлении в десятых долях процента позволяет создавать однородную мелкозернистую структуру сплава с величиной интерметаллидных зерен не более 40…50 мкм. [3]
Скандий является самым эффективным модификатором для сплавов на алюминиевой основе. Легирование алюминия скандием улучшает пластичность сплава, его свариваемость, повышает устойчивость к коррозионному растрескиванию и охрупчиванию. Алюминий, легированный скандием, также можно применять в ядерной энергетике. В связи с высокой стойкостью к радиационному излучению сплавы со скандием могут служить в качестве первой стенки термоядерного реактора.
Для усиления действия скандия, его вводят в сплав вместе с цирконием. Дисперсные частицы Al3Sc или Al3(Sc, Zr) образуются в процессе распада пересыщенного твердого раствора скандия и циркония в алюминии, кторый фиксируется во время кристаллизации расплава при непрерывном литье слитков [4].
Малые объемы производства скандия, а также его высокая цена являются значительными препятствиями для широко применения этих сплавов в технике. Применение скандия в качестве легирующего элемента возможно только при достижении высокой степени высокой степени чистоты в солях (99,0…99,99%).
Учитывая особенности редкоземельного элемента скандия, целью данной работы является ознакомление с системой Al-Sc, а также рассмотрение влияния легирующего элемента скандия на свойства алюминиевых сплавов.
Для достижения поставленной цели в рамках данной работы необходимо решить следующие задачи:
1) Рассмотрение особенности получения редкоземельного металла в промышленности;
2) Ознакомление с интерметаллидными соединения, образованные скандием в сплавах с алюминием;
3) Ознакомление со сферами применения алюминий-скандиевых сплавов.  

1) Рассмотрены сплавы системы алюминий-скандий. Получены представления о переработки урановых руд для извлечения редкоземельного элемента – скандий
2) Рассмотрены 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.
3) Получено представление о сферах прочных алюминий-скандиевых сплавов.