ایلومینیم اسکینڈیم الائے میٹریلز کی ترقی اور اطلاق

ایک ہلکے کھوٹ کے طور پر جو ہوا بازی کے نقل و حمل کے آلات کے لیے اہم ہے، ایلومینیم کھوٹ کی میکروسکوپک مکینیکل خصوصیات اس کے مائیکرو اسٹرکچر سے گہرا تعلق رکھتی ہیں۔ ایلومینیم کھوٹ کے ڈھانچے میں اہم مرکب عناصر کو تبدیل کرکے، ایلومینیم مرکب کے مائیکرو اسٹرکچر کو تبدیل کیا جاسکتا ہے، اور ماکروسکوپک مکینیکل خصوصیات اور مواد کی دیگر خصوصیات (جیسے سنکنرن مزاحمت اور ویلڈنگ کی کارکردگی) کو نمایاں طور پر بہتر کیا جاسکتا ہے۔ اب تک، مائیکرو ایلوئینگ ایلومینیم کے مائیکرو اسٹرکچر کو بہتر بنانے اور ایلومینیم مرکب مواد کی جامع خصوصیات کو بہتر بنانے کے لیے سب سے امید افزا تکنیکی ترقی کی حکمت عملی بن چکی ہے۔اسکینڈیم(Sc) ایلومینیم مرکبات کے لیے جانا جاتا سب سے مؤثر مائیکرو ایلینگ عنصر بڑھانے والا ہے۔ ایلومینیم میٹرکس میں اسکینڈیم کی حل پذیری 0.35 wt.% سے کم ہے، ایلومینیم مرکب میں اسکینڈیم عنصر کی ٹریس مقدار کو شامل کرنے سے ان کے مائیکرو اسٹرکچر کو مؤثر طریقے سے بہتر بنایا جاسکتا ہے، ان کی طاقت، سختی، پلاسٹکٹی، تھرمل استحکام، اور سنکنرن مزاحمت کو جامع طور پر بڑھایا جاسکتا ہے۔ اسکینڈیم کے ایلومینیم مرکبات میں متعدد جسمانی اثرات ہیں، بشمول ٹھوس محلول کو مضبوط بنانا، ذرہ کو مضبوط بنانا، اور دوبارہ تشکیل دینے کی روک تھام۔ یہ مضمون ہوابازی کے سازوسامان کی تیاری کے میدان میں ایلومینیم مرکبات پر مشتمل اسکینڈیم کی تاریخی ترقی، تازہ ترین پیشرفت اور ممکنہ ایپلی کیشنز کو متعارف کرائے گا۔

ایلومینیم اسکینڈیم کھوٹ کی تحقیق اور ترقی

ایلومینیم کے مرکب میں ایک مرکب عنصر کے طور پر اسکینڈیم کے اضافے کا پتہ 1960 کی دہائی سے لگایا جاسکتا ہے۔ اس وقت، زیادہ تر کام بائنری Al Sc اور ternary AlMg Sc الائے سسٹمز میں کیا جاتا تھا۔ 1970 کی دہائی میں، سوویت اکیڈمی آف سائنسز کے بائیکوف انسٹی ٹیوٹ آف میٹالرجی اینڈ میٹریلز سائنس اور آل روسی انسٹی ٹیوٹ آف لائٹ الائے ریسرچ نے ایلومینیم مرکب میں اسکینڈیم کی شکل اور طریقہ کار پر ایک منظم مطالعہ کیا۔ تقریباً چالیس سال کی کوششوں کے بعد، تین بڑی سیریز (Al Mg Sc، Al Li Sc، Al Zn Mg Sc) میں ایلومینیم اسکینڈیم مرکبات کے 14 درجات تیار کیے گئے ہیں۔ ایلومینیم میں اسکینڈیم ایٹموں کی حل پذیری کم ہے، اور مناسب گرمی کے علاج کے عمل کا استعمال کرتے ہوئے، اعلی کثافت Al3Sc نینو پریسیپیٹیٹس کو تیز کیا جا سکتا ہے۔ یہ ورن کا مرحلہ تقریباً کروی ہے، چھوٹے ذرات اور منتشر تقسیم کے ساتھ، اور اس کا ایلومینیم میٹرکس کے ساتھ ایک اچھا مربوط تعلق ہے، جو ایلومینیم مرکبات کے کمرے کے درجہ حرارت کی طاقت کو بہت بہتر بنا سکتا ہے۔ اس کے علاوہ، Al3Sc نینو پریسیپیٹیٹس میں اعلی درجہ حرارت (400 ℃ کے اندر) پر اچھی تھرمل استحکام اور کھردری مزاحمت ہوتی ہے، جو مرکب دھات کی مضبوط گرمی کی مزاحمت کے لیے انتہائی فائدہ مند ہے۔ روسی ساختہ ایلومینیم اسکینڈیم مرکب میں، 1570 مصر نے اپنی اعلی ترین طاقت اور وسیع ترین استعمال کی وجہ سے بہت زیادہ توجہ مبذول کی ہے۔ یہ کھوٹ -196 ℃ سے 70 ℃ کے کام کرنے والے درجہ حرارت کی حد میں بہترین کارکردگی کا مظاہرہ کرتا ہے اور اس میں قدرتی سپر پلاسٹکٹی ہے، جو کہ روسی ساختہ ایل ایف 6 ایلومینیم کھوٹ (ایک ایلومینیم میگنیشیم مرکب جو بنیادی طور پر ایلومینیم، میگنیشیم، تانبا، مینگنیج اور سلکان پر مشتمل ہے) کی جگہ لے سکتا ہے۔ نمایاں طور پر بہتر کارکردگی. اس کے علاوہ، روس نے 500MPa سے زیادہ کی مادی طاقت کے ساتھ ایلومینیم زنک میگنیشیم اسکینڈیم مرکبات بھی تیار کیے ہیں، جن کی نمائندگی 1970 کی ہے۔

کی صنعتی حیثیتایلومینیم اسکینڈیم کھوٹ

2015 میں، یورپی یونین نے "یورپی میٹالرجیکل روڈ میپ: مینوفیکچررز اور اینڈ یوزرز کے امکانات" جاری کیا، جس میں ایلومینیم کی ویلڈیبلٹی کا مطالعہ کرنے کی تجویز پیش کی گئی۔میگنیشیم سکینڈیم مرکب. ستمبر 2020 میں، یوروپی یونین نے اسکینڈیم سمیت 29 اہم معدنی وسائل کی فہرست جاری کی۔ 5024H116 ایلومینیم میگنیشیم اسکینڈیم الائے جو جرمنی میں Ale ایلومینیم کے ذریعہ تیار کیا گیا ہے اس میں درمیانے سے زیادہ طاقت اور زیادہ نقصان برداشت کرنے کی صلاحیت ہے، جو اسے جسم کی جلد کے لیے ایک بہت ہی امید افزا مواد بناتی ہے۔ اسے روایتی 2xxx سیریز کے ایلومینیم مرکبات کو تبدیل کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے اور اسے Airbus کی AIMS03-01-055 مواد کی خریداری کی کتاب میں شامل کیا گیا ہے۔ 5028 5024 کا ایک بہتر گریڈ ہے، جو لیزر ویلڈنگ اور رگڑ سٹر ویلڈنگ کے لیے موزوں ہے۔ یہ ہائپربولک انٹیگرل وال پینلز کے رینگنے کے عمل کو حاصل کر سکتا ہے، جو سنکنرن سے مزاحم ہے اور اسے ایلومینیم کی کوٹنگ کی ضرورت نہیں ہے۔ 2524 مصر کے ساتھ مقابلے میں، جسم کی مجموعی دیوار پینل کی ساخت 5٪ ساختی وزن میں کمی حاصل کر سکتی ہے۔ ایلی ایلومینیم کمپنی کے ذریعہ تیار کردہ AA5024-H116 ایلومینیم اسکینڈیم الائے شیٹ کو ہوائی جہاز کے جسم اور خلائی جہاز کے ساختی اجزاء کی تیاری کے لیے استعمال کیا گیا ہے۔ AA5024-H116 الائے شیٹ کی عام موٹائی 1.6 ملی میٹر سے 8.0 ملی میٹر ہے، اور اس کی کم کثافت، معتدل مکینیکل خصوصیات، اعلی سنکنرن مزاحمت، اور سخت جہتی انحراف کی وجہ سے، یہ 2524 الائے کو فیزلیج جلد کے مواد کے طور پر تبدیل کر سکتا ہے۔ فی الحال، AA5024-H116 الائے شیٹ کو Airbus AIMS03-04-055 سے تصدیق شدہ کیا گیا ہے۔ دسمبر 2018 میں، چین کی صنعت اور انفارمیشن ٹیکنالوجی کی وزارت نے "کی نیو میٹریلز (2018 ایڈیشن) کے سیکنڈری ایپلیکیشن ڈیموسٹریشنز کے پہلے بیچ کے لیے گائیڈنگ کیٹلاگ" جاری کیا، جس میں نئے مواد کی صنعت کے ترقیاتی کیٹلاگ میں "ہائی پیوریٹی اسکینڈیم آکسائیڈ" شامل تھا۔ 2019 میں، چین کی صنعت اور انفارمیشن ٹیکنالوجی کی وزارت نے "کی نیو میٹریلز (2019 ایڈیشن) کے مظاہرے کی ایپلی کیشنز کے پہلے بیچ کے لیے رہنمائی کیٹلاگ" جاری کیا، جس میں نئے مواد کی صنعت کے ترقیاتی کیٹلاگ میں "ایلومینیم الائے پروسیسنگ میٹریل اور ال سی ایس سی ویلڈنگ کی تاروں پر مشتمل ایس سی" شامل تھا۔ چائنا ایلومینیم گروپ نارتھ ایسٹ لائٹ الائے نے ایک Al Mg Sc Zr سیریز 5B70 الائے تیار کیا ہے جس میں اسکینڈیم اور زرکونیم شامل ہیں۔ اسکینڈیم اور زرکونیم کے بغیر روایتی Al Mg سیریز 5083 الائے کے مقابلے میں، اس کی پیداوار اور تناؤ کی طاقت میں 30 فیصد سے زیادہ اضافہ ہوا ہے۔ مزید یہ کہ Al Mg Sc Zr الائے 5083 مصر دات کے مقابلے سنکنرن مزاحمت کو برقرار رکھ سکتا ہے۔ اس وقت، صنعتی گریڈ کے ساتھ اہم گھریلو اداروںایلومینیم اسکینڈیم کھوٹپیداواری صلاحیت نارتھ ایسٹ لائٹ الائے کمپنی اور ساؤتھ ویسٹ ایلومینیم انڈسٹری ہیں۔ نارتھ ایسٹ لائٹ الائے کمپنی لمیٹڈ کی تیار کردہ بڑے سائز کی 5B70 ایلومینیم اسکینڈیم الائے شیٹ 70 ملی میٹر کی زیادہ سے زیادہ موٹائی اور 3500 ملی میٹر کی زیادہ سے زیادہ چوڑائی کے ساتھ بڑی ایلومینیم کھوٹ موٹی پلیٹیں فراہم کر سکتی ہے۔ پتلی شیٹ کی مصنوعات اور پروفائل مصنوعات کو پیداوار کے لیے اپنی مرضی کے مطابق بنایا جا سکتا ہے، جس کی موٹائی 2mm سے 6mm اور زیادہ سے زیادہ چوڑائی 1500mm ہے۔ جنوب مغربی ایلومینیم نے آزادانہ طور پر 5K40 مواد تیار کیا ہے اور پتلی پلیٹوں کی ترقی میں اہم پیش رفت کی ہے۔ Al Zn Mg الائے ایک وقت سخت کرنے والا مرکب ہے جس میں اعلی طاقت، اچھی پروسیسنگ کارکردگی، اور بہترین ویلڈنگ کی کارکردگی ہے۔ یہ موجودہ نقل و حمل کی گاڑیوں جیسے ہوائی جہاز میں ایک ناگزیر اور اہم ساختی مواد ہے۔ درمیانی طاقت کے ویلڈ ایبل AlZn Mg کی بنیاد پر، اسکینڈیم اور زرکونیم مرکب عناصر کو شامل کرنے سے مائیکرو اسٹرکچر میں چھوٹے اور منتشر Al3 (Sc, Zr) نینو پارٹیکلز بن سکتے ہیں، جس سے مرکب کی مکینیکل خصوصیات اور تناؤ کی سنکنرن مزاحمت میں نمایاں بہتری آتی ہے۔ ناسا کے لینگلی ریسرچ سینٹر نے گریڈ C557 کے ساتھ ایک ٹرنری ایلومینیم اسکینڈیم الائے تیار کیا ہے، جو ماڈل مشنز میں لاگو ہونے کے لیے تیار ہے۔ کم درجہ حرارت (-200 ℃)، کمرے کے درجہ حرارت، اور اعلی درجہ حرارت (107 ℃) پر اس مرکب کی جامد طاقت، کریک پروپیگیشن، اور فریکچر سختی سب 2524 مرکب کے برابر یا بہتر ہیں۔ ریاستہائے متحدہ میں نارتھ ویسٹرن یونیورسٹی نے AlZn Mg Sc alloy 7000 سیریز کا الٹرا ہائی سٹرینتھ ایلومینیم الائے تیار کیا ہے، جس کی ٹینسائل طاقت 680MPa تک ہے۔ درمیانے درجے کی اعلی طاقت ایلومینیم اسکینڈیم الائے اور انتہائی اعلی طاقت Al Zn Mg Sc کے درمیان مشترکہ ترقی کا ایک نمونہ تشکیل دیا گیا ہے۔ Al Zn Mg Cu Sc الائے ایک اعلی طاقت والا ایلومینیم مرکب ہے جس کی تناؤ کی طاقت 800 MPa سے زیادہ ہے۔ اس وقت، برائے نام ساخت اور بنیادی کارکردگی کے بنیادی درجات کے پیرامیٹرزایلومینیم اسکینڈیم کھوٹجیسا کہ جدول 1 اور 2 میں دکھایا گیا ہے اس کا خلاصہ درج ذیل ہے۔

جدول 1 | ایلومینیم اسکینڈیم کھوٹ کی برائے نام ترکیب

جدول 2 | ایلومینیم اسکینڈیم الائے کی مائکرو اسٹرکچر اور ٹینسائل پراپرٹیز

ایلومینیم اسکینڈیم مرکب کے اطلاق کے امکانات

روسی MiG-21 اور MiG-29 لڑاکا طیاروں سمیت لوڈ برداشت کرنے والے ساختی اجزاء پر اعلیٰ طاقت Al Zn Mg Cu Sc اور Al CuLi Sc مرکبات کا اطلاق کیا گیا ہے۔ روسی خلائی جہاز "Mars-1″ کا ڈیش بورڈ 1570 ایلومینیم اسکینڈیم مرکب سے بنا ہے، جس کے وزن میں کل 20 فیصد کمی کی گئی ہے۔ مریخ-96 خلائی جہاز کے آلے کے ماڈیول کے بوجھ اٹھانے والے اجزاء 1970 کے ایلومینیم مرکب سے بنے ہیں جس میں اسکینڈیم کا وزن کم کیا گیا ہے۔ "کلین اسکائی" پروگرام اور EU کا "2050 فلائٹ روٹ" پروجیکٹ، ایئربس نے A321 ہوائی جہاز کے لیے مربوط کارگو ہولڈ ڈور ڈیزائن، ریسرچ اینڈ ڈیولپمنٹ، مینوفیکچرنگ، اور انسٹالیشن ٹیسٹ فلائٹس کا انعقاد کیا جس کی بنیاد پر 5024 اسکائیومین اور ایلومینیم ایلومینیم ایلومین ایلومین ایلومین ایلومین ایلومین ایلومین ایلومین ایلومین ایلومین ایلومین ایلومین ایلومین الائے کی نمائندگی کرتا ہے۔ AA5028 نے بہترین پروسیسنگ اور ویلڈنگ کی کارکردگی کا مظاہرہ کیا ہے جیسے کہ رگڑ اسٹر ویلڈنگ اور ایلومینیم الائے مواد پر مشتمل اسکینڈیم کے قابل اعتماد کنکشن کو حاصل کرنے کے لیے ہوائی جہاز میں "ویلڈنگ" کے بتدریج نفاذ سے ہوائی جہاز کی پتلی ساخت کو مضبوط بنایا جاتا ہے۔ چائنا ایرو اسپیس اسپیشل میٹریلز ریسرچ انسٹی ٹیوٹ کی طرف سے ایلومینیم اسکینڈیم 5B70 الائے کے استعمال کی تحقیق نے موثر اور کم لاگت والی مینوفیکچرنگ کو حاصل کیا ہے، لیکن اس میں متغیر دیوار کی موٹائی کے اجزاء کی مضبوط گھومنے والی ٹیکنالوجیز کو توڑا گیا ہے، اس کے ساتھ ساتھ corresion سٹریس کنٹرول اور corresion سٹریس کو کنٹرول کیا گیا ہے۔ اس نے ایلومینیم اسکینڈیم الائے ایڈاپٹیو ویلڈنگ وائر تیار کیا ہے، اور الائے میں موٹی پلیٹوں کے لیے رگڑ اسٹر ویلڈنگ کا جوائنٹ طاقت کا گتانک 0.92 تک پہنچ سکتا ہے چائنا اکیڈمی آف اسپیس ٹیکنالوجی، سنٹرل ساؤتھ یونیورسٹی، اور دیگر نے 5B70 پر وسیع پیمانے پر مکینیکل کارکردگی کی جانچ اور عمل کے تجربات کیے ہیں، میٹریل 6 کو اپ گریڈ کیا ہے۔ 5B70 ایلومینیم الائے کو اسپیس اسٹیشن کے سیل شدہ کیبن اور ریٹرن کیبن کے مجموعی طور پر مضبوط دیوار پینل پر لگانے کے لیے پلیٹ ڈھانچے کے دباؤ والے کیبن کو جلد اور کمک کی پسلیوں کے امتزاج کے ساتھ ڈیزائن کیا گیا ہے، جس سے اس کی ساخت کو بہتر بنانے اور اس کی مجموعی طاقت کو کم کیا گیا ہے۔ مربوط اجزاء کی تعداد اور پیچیدگی، اس طرح 5B70 میٹریل انجینئرنگ کے استعمال کے فروغ کے ساتھ وزن میں مزید کمی آئے گی، جس سے خام مال کی مسلسل پیداوار اور مستحکم معیار کو یقینی بنانے میں مدد ملے گی، اور بہت سے مواد کی قیمتوں میں نمایاں طور پر کمی آئے گی۔ اسکینڈیم مائیکرو ایلوئینگ کے ذریعے بہتر کیا گیا ہے، اسکینڈیم کی اعلی قیمت اور کمی ایلومینیم اسکینڈیم مرکبات کی درخواست کی حد کو محدود کرتی ہے جیسے کہ ال کیو، ال زیڈ این، ال زیڈ این ایم جی، اسکینڈیم پر مشتمل ایلومینیم الائے مواد اچھی جامع میکانیکل خصوصیات ہیں، جس میں بہترین میکانیکل خصوصیات ہیں، جو کہ ان کی کارکردگی کو بہتر بناتی ہیں۔ صنعتی شعبوں جیسے ایرو اسپیس میں بنیادی ڈھانچے کے اجزاء کی تیاری کے امکانات اور اسکینڈیم مائیکرو ایلوئینگ ٹکنالوجی اور سپلائی چین اور صنعتی زنجیر کے مماثلت میں بہتری کے ساتھ، اسکینڈیم ایلومینیم کے بڑے پیمانے پر صنعتی اطلاق کو محدود کرنے والی قیمت اور لاگت کے عوامل بتدریج بہتر ہوں گے۔ ایلومینیم اسکینڈیم مرکبات کی بہترین پروسیسنگ خصوصیات ان میں واضح ساختی وزن میں کمی کے فوائد اور ہوابازی کے سازوسامان کی تیاری کے میدان میں وسیع اطلاق کی صلاحیت رکھتی ہیں۔