截至2018年4月在美国铝业协会公司(AA)注册的铝-钪合金只有4个:法国2004年注册的2023合金,含0.06%Sc~0.15%Sc;德国2008年注册的5024合金,含0.10%Sc~0.40%Sc;德国2014年注册的5028合金,含0.02%Sc~0.40%Sc;2009年美国注册的7042合金,含0.18%Sc~0.50%Sc,这是迄今含钪最高的铝合金。
俄罗斯的铝-钪合金都成型于苏联时代,进入俄罗斯时代并没有取得惊人的有里程碑意义的成就。
铝-镁-钪系合金
此系合金共有8个:01570、01570C、01571、01545、01545K、01535、01523、01515,它们的合金化元素为Mg、Sc、Zr、此外还含微量Mn及Ti,为了降低合金溶体的氧化,还可以加入微量的Be。
01570合金的镁含量最高,与含镁量6%的Al-Mg合金相当,但后者的抗拉强度为340N/mm2、屈服强度为180N/mm2,这就是说加入钪与锆后,合金的强度性能有了很大提高。01570合金还有良好的超塑性和可焊性能。
01571合金为焊丝合金,还含有微量的混合稀土与硼,它的强度比01570合金的稍低,但塑性则高一些,用于焊接Al-Mg-Sc与Al-Zn-Mg-Sc合金。由于含有Sc、Zr、Ti等微量元素,焊缝铸态组织得到显著细化,焊缝的热裂倾向也小了许多,同时由于焊缝的结晶速度甚快,微量Sc、Zr最大程度地溶入了Al-Mg合金固溶体中,在后来的热处理过程中以纳米级的Al3Sc、Al3Zr粒子析出,显著提高了Al-Mg-Sc和Al-Zn-Mg-Sc合金焊接接头强度。
01545合金的镁含量比01570合金的少,为4.0%~4.5%,因而塑性与成形加工性能比01570合金的好,后来又研制成功含4.2%Mg~4.8%Mg的01545K合金,它在液氢温度20K时有很好的力学性能,Rm≥600N/mm2,Rpo.2≥430N/mm2,A10≥15%,是焊接液氢与液氧火箭燃料贮罐的材料。
01535合金的镁含量为3.5%~4.5%,比01570合金及01545合金的都低一些,但有良好的塑性,有利于成品加工,也减少了剥落腐蚀和应力腐蚀开裂风险,它的抗拉强度Rm≥360N/mm2,Rpo.2≥N/mm2,伸长率≥16%,主要用于焊接低温结构件,如液化气罐等。
01523合金的镁含量低,仅约2%,但有很好的抗蚀性、成形性和抗中子辐照性,可是强度却比不含钪的AlMg2合金的高得多。
01523合金用于焊接在高腐蚀性介质中工作的构件,如运送H2S含量高的原油容器管道,以及受中子辐照的焊接零部件。
01515合金是一种含镁量很低的铝-镁-钪-锆合金,热导率高和有较高的屈服强度Rpo.2,在航空航天器交换器制造中有着广泛的应用。
铝-锌-镁-铜-钪合金
在俄罗斯此系合金有3个成型的:01970、01975、01981,Zn的含量4.5%~5.5%,Mg含量约2%,Zn/Mg比2.6,Cu含量0.35%~1.0%,(Sc+Zr)含量0.30%~35%。
01970合金抵抗再结晶的能力甚强,即使冷变形率很大,其开始再结晶温度也比固溶处理温度高。例如,冷变形达85%的板材在450℃淬火后仍保持着完整的非再结晶组织。
还有一种牌号为01975的钪含量低的铝-镁系合金,只含0.07%Sc,在现有全球的铝-钪合金中,是含钪量最少的,其他成分与01970合金的相同。01975合金有很好的塑性与压力加工性能,挤压后可在空气中在线淬火,时效后的材料有良好的综合性能:高的强度性能和抗剥落腐蚀性能,良好的抗应力腐蚀性,优异的可焊性,是挤压高速列车、地铁和桥梁等承力结构的重要材料。
在此系含钪的合金中,上世纪90年代,俄罗斯研制成一种新型的Al-Zn-Mg-Cu-Sc合金,其性能与7055合金的相当,但有更好的工艺性能,高的强度、高的弹性、低的各向异性和好的断裂韧性。
铝-镁-锂-钪合金及铝-铜-锂-钪合金
俄罗斯研发的这两类铝-钪合金虽然尚未在工业中获得广泛应用,但铝钪合金的特有优秀性能已初显端倪,已在航空航天工业得到应用,用于制造一些重要的结构件。向01420铝-镁-锂-锆(Al-5.5Mg-2Li-0.15Zr)合金添加