محدودیت کاربردهای آلیاژهای جدید آلومینیوم به دلیل هزینه‌های بالای تولید

می متالز - آلومینیوم در صنعت هوافضا همواره از اصلی‌ترین فلزات مورد استفاده به‌شمار رفته است. در همین راستا، نسل‌های جدیدی از آلیاژهای آلومینیومی در حال ظهور هستند تا کاربردهای این فلز را در این صنعت گسترش دهند، ولی هزینه‌های بالای تولید این آلیاژها رشد مصرف آن‌ها را در هاله‌ای از ابهام فرو برده است.

صنعت هوافضا، همواره یکی از مهم‌ترین صنایع مصرف‌کننده آلومینیوم بوده است. آلومینیوم به‌واسطه نسبت استحکام به وزن بسیار بالا و مقاومت به خوردگی منحصر به‌فردش، از مهم‌ترین فلزات مورد استفاده در صنعت هوافضا محسوب می‌شود. با این حال، به‌دلیل حجم تولید پایین محصولات این صنعت در قیاس با سایر صنایع از جمله خودروسازی و ساختمان‌سازی، کسر اندکی از آلومینیوم تولید شده در جهان به مصرف این صنعت می‌رسد. نمودار ، سهم صنعت هواپیماسازی را به همراه برخی از مهم‌ترین صنایع مصرف‌کننده آلومنیوم نشان می‌دهد. همان‌طور که در این نمودار قابل مشاهده است، صنعت هواپیماسازی سهمی بالغ بر ۴ درصد مصرف کل جهانی آلومینیوم را در سال ۲۰۱۵ به خود اختصاص داد.

گرچه از بین آلیاژهای مختلف آلومینیوم، آلیاژهای سری ۲۰۰۰ و ۷۰۰۰ از پرکاربردترین آلیاژها در صنعت هواپیماسازی هستند، ولی به تازگی استفاده از آآلیاژهای آلومینیوم- اسکاندیم در این صنعت رشد قابل ملاحظه‌ای کرده است. اسکاندیم به‌عنوان یکی از عناصر کمیاب خاکی، یکی از مهم‌ترین عناصر آلیاژی آلومینیوم محسوب می‌شود که قادر است بیشترین میزان افزایش استحکام را به‌ازای هر اتم آلومینیوم ایجاد کند. همین امر سبب شده تا این آلیاژ مورد توجه ویژه‌ای از سوی تولیدکنندگان هواپیما و جنگنده‌های هوایی قرار بگیرد. به‌عنوان مثال می‌توان به جنگنده MIG۲۹ روسی اشاره کرد که در بین هواپیماهای مختلف دارای بیشترین مقدار آلیاژ آلومینیوم- اسکاندیمِ مصرف شده است.

با این وجود، برخی از تحلیل‌گران تداوم رشد مصرف آلیاژ آلومینیوم- اسکاندیم را در هاله‌ای از ابهام توصیف کرده‌اند. در کنار مزیت‌های فراوان این آلیاژ در قیاس با سایر آلیاژهای آلومینیومی، باید توجه داشت که عنصر اسکاندیم جزء عناصر کمیاب خاکی است؛ به این معنی که غلظت آن در کانسنگ‌ها بسیار کم بوده و تقریبا ذخیره‌ای معدنی که استخراج اسکاندیم از آن صرفه اقتصادی داشته باشد، یافت نمی‌شود. این امر سبب بالا رفتن هزینه‌های تأمین این عنصر برای آلیاژسازی می‌شود. بنا به آخرین اطلاعات در دسترس، قیمت هر کیلوگرم کنسانتره حاوی عنصر اسکاندیم، بالغ بر ۷ هزار دلار گزارش شده است. در نتیجه این هزینه هنگفت برای تأمین این ماده، می‌توان گفت که هزینه تمام شده آلیاژهای آلومینیوم- اسکاندیم در سطح بسیار بالایی قرار خواهد گرفت. این امر حتی سبب محدود شدن تقاضای جهانی اسکاندیم به زیر سطح ۲۰ تن شده است.

از این رو می‌توان گفت که گرچه آلیاژهای نوین آلومینیوم می‌توانند خواص بسیار منحصر به‌فردی داشته باشند، اما هزینه‌های تولید بالای آن‌ها می‌تواند به‌عنوان عاملی منفی برای رشد و گسترش کاربردهای آن‌ها عمل کنند. همین امر، یکی از عواملی بوده که رقابت آلومینیوم در جایگزینی با سایر فلزات اساسی همچون فولاد (خصوصا در مورد فولادهای پیشرفته با استحکام بالا) را دشوار کرده است. گفتنی است که فولادهای نسل جدید، گرچه هزینه‌های تولید بیشتری را نسبت به فولادهای رایج سنتی شامل می‌شوند، ولی همچنان در سطح قیمت تمام شده پایین‌ترین نسبت به برخی از آلیاژهای ویژه آلومینیومی قرار دارند.