Порошок AlMgScZr

Обзор порошка AlMgScZr

Порошок AlMgScZr - алюминиевый сплав, содержащий в качестве основных легирующих элементов магний, скандий и цирконий. Он обладает превосходной прочностью, свариваемостью и коррозионной стойкостью, сохраняя при этом преимущество низкой плотности алюминия.

К основным свойствам и преимуществам порошка AlMgScZr относятся:

Свойства и характеристики порошка AlMgScZr

Свойства	Подробности
Состав	Сплав Al-Mg-Sc-Zr
Плотность	2,7 г/куб. см
Форма частиц	Сферическая
Диапазон размеров	10-75 мкм
Кажущаяся плотность	До 60% истинной плотности
Текучесть	Отличный
Прочность	Очень высокая для порошка сплава Al
Свариваемость	Отличный

Порошок AlMgScZr позволяет изготавливать легкие конструкционные и функциональные компоненты в аэрокосмической, автомобильной и промышленной отраслях, требующих высокой удельной прочности.

Состав порошка AlMgScZr

Типичный состав порошка AlMgScZr:

Состав порошка AlMgScZr

Элемент	Вес %
Алюминий	Баланс
Магний	0.2-1%
Scandium	0.2-0.7%
Цирконий	0.05-0.25%
Кремний	0,1% макс.
Железо	0,1% макс.
Медь	0,1% макс.

• Алюминий образует матрицу, обеспечивающую низкую плотность
• Магний повышает прочность за счет упрочнения твердых растворов
• Скандий обеспечивает закалку осаждением для достижения максимальной прочности
• Цирконий способствует формированию мелкозернистой рекристаллизованной структуры
• Другие элементы присутствуют только в виде примесей

Состав оптимизирован таким образом, чтобы максимизировать реакцию затвердевания осадка и обеспечить исключительную прочность.

Физические свойства порошка AlMgScZr

Физические свойства порошка AlMgScZr

Недвижимость	Значения
Плотность	2,7 г/куб. см
Температура плавления	640-655°C
Электрическое сопротивление	4,5-5,5 мкΩ-см
Теплопроводность	150-180 Вт/мК
Тепловое расширение	21-24 x 10^-6 /K
Максимальная температура эксплуатации	250°C

• Очень низкая плотность по сравнению со сталями и титановыми сплавами
• Температура плавления умеренно высокая для алюминиевого сплава
• Высокая электро- и теплопроводность
• Относительно высокий CTE обусловливает необходимость конструктивных решений
• Возможность длительной эксплуатации при температуре до 250°C

Благодаря этим свойствам AlMgScZr хорошо подходит для применения в легких конструкциях в автомобильной, аэрокосмической и других отраслях.

Механические свойства порошка AlMgScZr

Механические свойства порошка AlMgScZr

Недвижимость	Значения
Предел текучести	400-500 МПа
Прочность на разрыв	480-570 МПа
Удлинение	7-10%
Твердость	115-150 HB
Прочность на сдвиг	330 МПа
Вязкость разрушения	29-35 МПа√м

• Очень высокая прочность для алюминиевого сплава
• Значительно прочнее других сплавов Al, не поддающихся термообработке
• Разумная пластичность в пиковом старческом состоянии
• Относительно высокая вязкость разрушения
• Прочность может быть изменена в результате обработки при старении

Эти свойства делают AlMgScZr исключительным выбором для изготовления деталей конструкций, требующих высокого соотношения прочности и массы.

Применение порошка AlMgScZr

Применение порошка AlMgScZr

Сектор	Используется
Аэрокосмическая промышленность	Каркасы самолетов, крылья, обшивка фюзеляжа
Автомобильная промышленность	Шасси, детали подвески
Промышленность	Роботизированные манипуляторы, подъемное оборудование
Аддитивное производство	Высокопроизводительные компоненты

Некоторые особенности применения продукта:

• Каркасы, переборки, лонжероны крыльев летательных аппаратов
• Корпуса автомобильных трансмиссий, блоки двигателей
• Руки промышленных роботов, подъемное оборудование
• Аддитивное производство компонентов с оптимизированной топологией
• Электронные корпуса, нуждающиеся в терморегулировании

AlMgScZr обеспечивает максимальную прочность при минимальном снижении веса в этих критических областях применения.

Технические характеристики порошка AlMgScZr

Основные характеристики порошка AlMgScZr включают:

Порошковые стандарты AlMgScZr

Стандарт	Описание
ASTM B951	Стандарт на алюминиевые сплавы, упрочненные осаждением
DIN 1718	Обозначения алюминия и алюминиевых сплавов
EN 586-2	Поковки для высокопрочных конструкций
AMS 4413	Порошковые композиции из алюминиевых сплавов для аддитивного производства

Они определяют:

• Пределы химического состава AlMgScZr
• Требуемые механические свойства в пиковом старческом состоянии
• Утвержденный метод получения порошка - распыление в инертном газе
• Пределы содержания примесей для таких элементов, как Fe
• Протоколы испытаний качества
• Правильное обращение и хранение

Соответствие сертификационным требованиям обеспечивает оптимальные характеристики сплава.

Размеры частиц порошка AlMgScZr

Распределение частиц по размерам порошка AlMgScZr

Размер частиц	Характеристики
10-25 мкм	Сверхтонкий порошок, используемый в процессах лазерной АМ
25-45 мкм	Общий диапазон размеров для лазерной станины и струйной обработки связующего
45-75 мкм	Большие размеры, используемые при холодном напылении

• Более мелкий порошок обеспечивает более высокое разрешение и качество поверхности
• Более грубый порошок подходит для процессов с высокой скоростью осаждения
• Размерный ряд подбирается в зависимости от используемого метода производства АМ
• Сферическая морфология сохраняется во всех размерах

Контроль распределения частиц по размерам и их формы имеет решающее значение для AM-обработки, плотности упаковки и свойств конечной детали.

Кажущаяся плотность порошка AlMgScZr

Кажущаяся плотность порошка AlMgScZr

Кажущаяся плотность	Подробности
До 60% истинной плотности	Для сферической формы порошка
1,5 - 1,7 г/куб. см	Улучшается при увеличении плотности упаковки

• Сферическая морфология обеспечивает высокую кажущуюся плотность
• Более высокая плотность улучшает поток порошка и уплотнение слоя в АМ
• Снижение пористости удерживаемого газа в готовой детали
• Максимальная плотность минимизирует время прессового цикла

Более высокая кажущаяся плотность приводит к повышению производительности производства и улучшению характеристик деталей.

Метод получения порошка AlMgScZr

Производство порошка AlMgScZr

Метод	Подробности
Распыление газа	Инертный газ под высоким давлением разбивает поток расплавленного металла на мелкие капли
Вакуумно-индукционная плавка	Высокочистые исходные материалы, расплавленные в вакууме
Многократный переплав	Повышение химической однородности
Просеивание	Классификация порошка на различные фракции по размеру частиц

• Газовое распыление с использованием инертного газа позволяет получить чистый порошок сферической формы
• Вакуумная обработка сводит к минимуму газообразные примеси
• Многократный переплав улучшает однородность состава
• Постобработка обеспечивает контроль гранулометрического состава

Полностью автоматизированные методы в сочетании со строгим контролем качества позволяют получать стабильный порошок AlMgScZr, пригодный для критических применений.

Ценообразование на порошок AlMgScZr

Ценообразование на порошок AlMgScZr

Фактор	Влияние на цену
Степень чистоты	Повышение цен на продукцию повышенной чистоты
Размер частиц	Ультратонкий порошок дороже
Количество заказов	Снижение цен при оптовых заказах
Метод производства	Использование нескольких переплавов увеличивает стоимость
Упаковка	Баллоны с аргоновым наполнением стоят дороже

Ориентировочное ценообразование

• Порошок AlMgScZr: $80-120 за кг
• При больших объемах цена может быть ниже на 40%

Цена зависит от чистоты, размера частиц, объема заказа, способа производства и упаковки.

Поставщики порошка AlMgScZr

Поставщики порошка AlMgScZr

Компания	Расположение
Rio Tinto	Канада
TLS Technik	Германия
Sandvik Osprey	ВЕЛИКОБРИТАНИЯ
Praxair	США
Порошки AMC	ВЕЛИКОБРИТАНИЯ
Рижский технический университет	Латвия

Факторы выбора поставщиков:

• Предлагаемые марки порошков и размеры частиц
• Производственные мощности и сроки изготовления
• Контроль качества и согласованность
• Соответствие спецификациям, таким как ASTM B951
• Уровни ценообразования в зависимости от объема заказа
• Техническая экспертиза и поддержка клиентов

Обработка и хранение порошков AlMgScZr

Обработка порошков AlMgScZr

Рекомендация	Причина
Обеспечьте надлежащую вентиляцию	Избегайте воздействия мелких металлических частиц
Использовать соответствующие СИЗ	Предотвращение случайного вдыхания или проглатывания
Избегать источников воспламенения	Порошок может гореть в атмосфере кислорода
Соблюдение безопасных протоколов	Снижение опасности для здоровья и пожаров
Хранить в герметичной упаковке	Предотвращение загрязнения или окисления

Порошок AlMgScZr относительно стабилен, однако для безопасного обращения с ним и сохранения чистоты рекомендуется соблюдать общие меры предосторожности.

Контроль и испытания порошков AlMgScZr

Испытания порошка AlMgScZr

Тест	Подробности
Химический анализ	Проверка состава с помощью OES или XRF-спектроскопии
Распределение частиц по размерам	Лазерный дифракционный анализ
Кажущаяся плотность	Испытание расходомера Холла в соответствии со стандартом ASTM B212
Морфология порошка	РЭМ-изображение формы частиц
Анализ скорости потока	Расход гравитационного потока через указанное сопло
Измерение влажности	Потери при испытании на высыхание

Испытания обеспечивают соответствие порошка требуемой химической чистоте, характеристикам частиц, кажущейся плотности, морфологии и текучести в соответствии с действующими стандартами.

Плюсы и минусы порошка AlMgScZr

Преимущества порошка AlMgScZr

• Очень высокая прочность для алюминиевого сплава
• Сохраняет прочность при температуре до 250°C
• Отличная коррозионная стойкость
• Высокая вязкость разрушения и усталостная прочность
• Хорошая свариваемость традиционными методами
• Низкая плотность обеспечивает снижение массы

Ограничения порошка AlMgScZr

• Относительно высокая стоимость по сравнению с другими марками алюминия
• Требуется контролируемая термообработка для получения оптимальных свойств
• Ограниченное сопротивление ползучести при высоких температурах
• Ограниченная пластичность в горячем состоянии в пиковом возрасте
• При неправильной защите подвержены гальванической коррозии

Сравнение с порошковым алюминиевым сплавом 6061

Порошок сплава AlMgScZr против порошка сплава 6061

Параметр	AlMgScZr	6061 Al
Плотность	2,7 г/куб. см	2,7 г/куб. см
Прочность на разрыв	480-570 МПа	250-310 МПа
Предел текучести	400-500 МПа	55-275 МПа
Свариваемость	Отличный	Хороший
Коррозионная стойкость	Отличный	Хороший
Стоимость	Высокая	Низкий
Используется	Аэрокосмическая промышленность, автомобилестроение	Общие применения

• AlMgScZr обеспечивает гораздо более высокую прочность и коррозионную стойкость
• 6061 Al обеспечивает умеренную прочность при низкой стоимости
• AlMgScZr предпочтительнее для ответственных конструктивных элементов
• 6061 Al широко используется для общих применений

Вопросы и ответы по порошку AlMgScZr

Вопрос: Каковы основные области применения порошка AlMgScZr?

О: Основными областями применения являются аэрокосмические компоненты, такие как каркасы и крылья самолетов, автомобильные детали, такие как шасси и колеса, манипуляторы и подъемное оборудование промышленных роботов, а также аддитивное производство высокопроизводительных компонентов с оптимизированной топологией.

Вопрос: Как скандий упрочняет сплав AlMgScZr?

О: Скандий обеспечивает осадительное упрочнение, образуя в процессе старения наноразмерные осадки Al3Sc. Это препятствует движению дислокаций, существенно повышая прочность.

Вопрос: Какие меры предосторожности необходимо соблюдать при работе с порошком AlMgScZr?

О: Рекомендуемые меры предосторожности включают надлежащую вентиляцию, исключение источников воспламенения, использование соответствующих СИЗ, соблюдение протоколов безопасного обращения, инертную атмосферу, хранение герметичных контейнеров вдали от влаги и загрязняющих веществ.

Вопрос: Чем отличается порошок сплава AlMgScZr от порошка сплава AlZnMgCu?

Ответ: AlMgScZr обеспечивает более высокую прочность, свариваемость и коррозионную стойкость, чем сплавы Al серии 7000, такие как AlZnMgCu. Он предпочтителен для ответственных конструкционных деталей, в то время как AlZnMgCu более экономичен.