تطبيقأرض نادرةفي إلقاء سبيكة الألمنيوم تم تنفيذها في وقت مبكر في الخارج. على الرغم من أن الصين بدأت البحث وتطبيق هذا الجانب فقط في الستينيات ، إلا أنها تطورت بسرعة. تم القيام بالكثير من العمل من أبحاث الآلية إلى التطبيق العملي ، وقد تم إجراء بعض الإنجازات. مع إضافة العناصر الأرضية النادرة ، تم تحسين الخواص الميكانيكية وخصائص الصب والخصائص الكهربائية للسبائك الألومنيوم بشكل نادر ، في حقل مواد جديدة ، تم تحسين مواد الأرضية النادرة ، ويلعب إضاءة نادرة. مواد تخزين هيدروجين الأرض النادرة ، إلخ.
◆ ◆ آلية العمل للأرض النادرة في سبيكة الألومنيوم والألومنيوم ◆ ◆
الأرض النادرة لها نشاط كيميائي عالي ، وترتيب منخفضة للطبقة الإلكترونية ، ويمكن أن تتفاعل مع جميع العناصر تقريبًا.لانثانوم) ، CE (السيريوم) ، ذ (yttrium) و SC (Scandium). غالبًا ما تتم إضافتها إلى سائل الألومنيوم مع المعدلات ، وعوامل النواة وعوامل التخلص ، والتي يمكن أن تنقية الذوبان ، وتحسين الهيكل ، وصقل الحبوب ، إلخ ، إلخ.
01تنقية الأرض النادرة
ككمية كبيرة من شوائب الغاز والأكسيد (بشكل رئيسي الهيدروجين والأكسجين والنيتروجين) سيتم إحضارها أثناء ذوبان وصب سبائك الألومنيوم ، والثغرات ، والتشققات ، والضربات وغيرها من العيوب التي تحدث في الصب (انظر الشكل 1 أ) الحد من معدل الثقب والمسامية (انظر الشكل 1 ب) ، وتقليل الادراج والعناصر الضارة. والسبب الرئيسي هو أن الأرض النادرة لها تقارب كبير مع الهيدروجين ، والتي يمكن أن تمتص وتحل الهيدروجين وتذوبها بكميات كبيرة وتشكل مركبات مستقرة دون تشكيل الفقاعات بشكل ملحوظ ، والتي تشكل بشكل ملحوظ من الصلابة ، والتي تشكل بشكل كبير في الصك المفروم ، والتي تشكل بشكل كبير في الصك. خبث في عملية الصهر ، وذلك لتحقيق الغرض من تنقية السائل الألمنيوم.
أثبتت الممارسة أن الأرض النادرة لها تأثير تقليل محتوى الهيدروجين والأكسجين والكبريت في سبائك الألومنيوم والألمنيوم. إن إضافة 0.1 ٪ ~ 0.3 ٪ RE في سائل الألومنيوم مفيد لإزالة الشوائب الضارة بشكل أفضل أو صقل الشوائب أو تغيير مورفولوجياهم ، وذلك لتحسين الحبوب وتوزيعها بالتساوي ؛ بالإضافة إلى ذلك ، تتميز بإعادة البصير والشوائب الضارة ذات النقطة الكيميائية المنخفضة ، وتكون مخبأًا ومختبئًا وتكون مخبأًا وتتخلى عن الصيغة. خبث وإزالته ، وبالتالي تنقية السائل الألومنيوم ؛ تصبح الجسيمات الدقيقة المتبقية نوى غير متجانسة من الألومنيوم لتحسين الحبوب.
الشكل 1 مورفولوجيا SEM من سبائك 7075 بدون إعادة و W (إعادة) = 0.3 ٪
أ. لم تتم إضافة إعادة ؛ ب. أضف w (إعادة) = 0.3 ٪
02تحول الأرض النادرة
يتجلى تعديل الأرض النادر بشكل أساسي في تحسين الحبوب والتشعبات ، مما يمنع ظهور مرحلة T2 الصفائحية الخشنة ، مما يؤدي إلى القضاء على المرحلة الضخمة الخشنة الموزعة في البلورة الأولية وتشكيل المرحلة الكروية النادرة ، و alumin at at at at in in in alumins at ther ther ther ther ther alumins at ther ther ther ther ther ther ther ther ther ther ther ther ther ther th alumin. نشطة نسبيا. من السهل للغاية ملء ذوبان السائل من الألومنيوم العيوب السطحية في مرحلة السبائك ، مما يقلل من التوتر السطحي على الواجهة بين المراحل الجديدة والأعضاء القديمة ، ويحسن معدل نمو نواة البلورة ؛ في نفس الوقت ، يمكن أن يشكل أيضًا فيلمًا نشطًا على السطح بين الحبوب والسائل المنصهر لمنع نمو الكلاب التي تم إنشاؤها وتحديده بنية السلف (انظر 2B).
الشكل 2 البنية المجهرية للسبائك مع إضافة مختلفة
أ. إعادة الجرعة 0 ؛ ب. إضافة إضافة 0.3 ٪ ؛ ج. الإضافة هي 0.7 ٪
بعد إضافة عناصر أرضية نادرة ، بدأت حبيبات الطور (AL) تصبح أصغر ، والتي لعبت دورًا في تحسين الحبوب (AL) التي تحولت إلى شكل وردة صغيرة أو قضيب ، عندما يكون محتوى الأرض النادرة 0.3 ٪ α. لفترة معينة من الزمن ، ستلعب الأرض النادرة الدور الأكبر في التحول. بالإضافة إلى ذلك ، يزداد عدد نوى البلورة في المركبات التي تتشكلها الألومنيوم والأرض النادرة إلى حد كبير عندما يتبلور المعدن ، مما يجعل بنية السبائك أيضًا صدقًا. ويظهر البحث أن الأرض النادرة لها تأثير تعديل جيد على سبائك الألمنيوم.
03 التأثير الدقيق للأرض النادرة
توجد أرض نادرة بشكل أساسي في سبائك الألومنيوم والألمنيوم في ثلاثة أشكال: محلول صلب في Matrixα (AL) ؛ الفصل في حدود الطور ، حدود الحبوب وحدود التغصن ؛ يتضمن محلول صلب في أو في شكل مركب.
يرتبط شكل وجود الأرض النادرة في سبيكة الألومنيوم والألومنيوم ارتباطًا وثيقًا بكمية الإضافة. بشكل عام ، عندما يكون محتوى إعادة المحتوى أقل من 0.1 ٪ ، يكون دور إعادة تقوية الحبوب الدقيقة بشكل أساسي وتقوية المحاليل المحدودة ؛ عندما يكون المحتوى RE 0.25 ٪ ~ 0.30 ٪ ، يشكل RE و AL عددًا كبيرًا من القضيب الكروي أو القصيرة مثل المركبات المتداخلة ، والتي يتم توزيعها في حدود الحبيبات أو الحبيبات التي يتم توزيعها بشكل كبير. آثار صناعة السبائك مثل تعزيز المرحلة الثانية.
◆ تأثير الأرض النادرة على خصائص سبيكة الألومنيوم والألومنيوم ◆◆
01 تأثير الأرض النادرة على الخصائص الميكانيكية الشاملة للسبائك
يمكن تحسين القوة ، الصلابة ، الاستطالة ، صلابة الكسر ، مقاومة التآكل وغيرها من الخصائص الميكانيكية الشاملة للسبائك عن طريق إضافة كمية مناسبة من الأرض النادرة.bمن 205.9 ميجا باسكال إلى 274 ميجا باسكال ، و Hb من 80 إلى 108 ؛ إضافة 0.42 ٪ SCbزادت من 314 ميجا بايت إلى 414 ميجا بايت ، σ0.2زادت من 282 ميجا باسا إلى 378 ميجا باسكال ، وارتفعت اللدونة من 6.8 ٪ إلى 10.1 ٪ ، وتم تعزيز الاستقرار في درجة الحرارة العالية بشكل كبير ؛ يمكن أن يحسن LA و CE بشكل كبير من البلاستيك الخارق للسبائك. إن إضافة 0.14 ٪ ~ 0.64 ٪ من سبيكة AL-6MG-0.5MN يزيد من الصناديق الفائقة من 430 ٪ إلى 800 ٪ ~ 1000 ٪ ؛ يمكن أن تتحسن دراسة منهجية لسبائك SI إلى أن قوة العائد وقوة الشد النهائية للسبائك يمكن أن تتحسن بشكل كبير عن طريق إضافة كمية مناسبة من SC.FIG. 3 يوضح ظهور SEM لكسر الشد من al-si7-mg0.8سبيكة ، والتي تشير إلى أنه كسر انشقاق هش نموذجي دون إعادة ، بينما بعد إضافة 0.3 ٪ ، يظهر بنية dimple الواضحة في الكسر ، مما يشير إلى أنه يعاني من صلابة جيدة ومحونة.
الشكل 3 تشكل تكسر الشد
أ. لم ينضم إلى إعادة ؛ ب. أضف 0.3 ٪ إعادة
02تأثير الأرض النادرة على خصائص درجات الحرارة العالية من السبائك
إضافة كمية معينة منأرض نادرةفي سبيكة الألومنيوم يمكن أن تحسن بشكل فعال من مقاومة الأكسدة عالية درجة الحرارة لسبائك الألومنيوم. إن معضلة 1 ٪ ~ 1.5 ٪ من الأرض النادرة المختلطة لسبائك المصبوب يزيد من قوة درجة الحرارة المرتفعة بنسبة 33 ٪ ، وتضيف بشكل ملحوظ في درجة الحرارة ، وتضاف إلى حد كبير ، مما يزيد من اخسيمي ، ويتم إضافتها بشكل ملحوظ ، وتضيفها ، مما يزيد من كونها ، مما يزيد من درجة الحرارة ، وتضيفها. يمكن أن تحسن السبائك من خصائص درجات الحرارة العالية للسبائك ؛ يمكن أن تعمل سبيكة CE-8.4 ٪ Fe-3.4 ٪ لفترة طويلة أقل من 400 ℃ ، مما يؤدي بشكل كبير إلى تحسين درجة الحرارة العام3جزيئات SC التي ليس من السهل أن تضعفها في درجة حرارة عالية وتتلاشى مع المصفوفة لتثبيت حدود الحبوب ، بحيث تحافظ السبائك على بنية غير مثبتة أثناء الصلب ، وتحسن إلى حد كبير خصائص درجات الحرارة العالية للسبائك.
03 تأثير الأرض النادرة على الخصائص البصرية للسبائك
يمكن أن تؤدي إضافة الأرض النادرة إلى سبائك الألومنيوم إلى تغيير بنية فيلم أكسيد السطح ، مما يجعل السطح أكثر سطوعًا وجمالًا. عندما يتم إضافة 0.12 ٪ ~ 0.25 ٪ RE إلى سبيكة الألمنيوم ، فإن انعكاس المرفق المؤكسد واللون 6063 هو ما يصل إلى 92 ٪ ؛ عند إضافة 0.1 ٪ ~ 0.3 ٪ RE إلى ألواك ألومينوم ، يمكن الحصول على أفضل السطح.
04 تأثير الأرض النادرة على الخواص الكهربائية للسبائك
إن إضافة RE إلى الألمنيوم العالي النقاء ضار بموصلية السبائك ، ولكن يمكن تحسين الموصلية إلى حد ما عن طريق إضافة RE المناسبة إلى الألمنيوم النقي الصناعي و Al Mg SI من السبائك الموصل. Alloy ، التي تم تبنيها من قبل معظم مصانع الأسلاك المنزلية ؛ أضف Trace Rare Earth إلى الألمنيوم عالي النقاء لجعل مكثف RE FOIL. عند استخدامه في منتجات 25 كيلو فولت ، يتم مضاعفة مؤشر السعة ، ويتم زيادة سعة حجم وحدة 4 مرات ، ويتم تقليل الوزن بنسبة 47 ٪ ، ويتم تقليل حجم المكثف بشكل كبير.
05تأثير الأرض النادرة على مقاومة التآكل للسبائك
في بعض بيئات الخدمة ، وخاصة في وجود أيونات الكلوريد ، فإن السبائك عرضة للتآكل ، وتآكل الشقوق ، وتآكل الإجهاد ، والتعب التآكل. من أجل تحسين مقاومة التآكل لسبائك الألومنيوم ، تم إجراء العديد من الدراسات. لقد وجد أن إضافة كمية مناسبة من الأرض النادرة إلى سبائك الألومنيوم يمكن أن تحسن بشكل فعال من مقاومة التآكل. كانت العينات التي تم إجراؤها عن طريق إضافة كميات مختلفة من الأرض النادرة المختلطة (0.1 ٪ ~ 0.5 ٪) إلى الألومنيوم غارقة في المياه المالحة والمياه المصطنعة لثلاث سنوات متتالية. أظهرت النتائج أن إضافة كمية صغيرة من الأرض النادرة إلى الألمنيوم يمكن أن تحسن مقاومة التآكل للألمنيوم ، وأن مقاومة التآكل في المياه المالحة والمياه الاصطناعية هي 24 ٪ و 32 ٪ أعلى من الألومنيوم ، على التوالي ، على التوالي ، يمكن أن يكون هناك مجموعة من البخار الكيميائي وتشكيلها على الأرض. إن جعل إمكانات القطب السطحي من سبيكة الألمنيوم تميل إلى أن تكون موحدة ، وتحسين مقاومة التآكل بين الخلايا وتآكل الإجهاد ؛ إضافة لوس أنجلوس إلى سبيكة من الألومنيوم العالية يمكن أن تتحسن بشكل كبير من قدرة التنسيق العالي ، والتصحيح على التحديد ، والتصحيح. كما مواد الفضاء.
◆ ◆ تحضير تقنية سبيكة ألمنيوم أرضية نادرة ◆ ◆
تتم إضافة الأرض النادرة في الغالب في شكل عناصر النزرة في سبائك الألومنيوم والسبائك الأخرى. تتمتع الأرض النادرة بنشاط كيميائي مرتفع ، ونقطة انصهار عالية ، ويسهل أكسدة وحرق في درجات حرارة عالية. وقد تسبب ذلك في بعض الصعوبات في إعداد وتطبيق سبائك الألومنيوم الأرضية النادرة. في الأبحاث التجريبية طويلة الأجل ، يواصل الناس استكشاف طرق التحضير لسبائك الألمنيوم الأرضي النادرة. في حاضر ، طرق الإنتاج الرئيسية لإعداد سبائك الألومنيوم الأرضية النادرة ، طريقة تحليل الكهرباء الملح المنصهرة ، وطريقة عازلة الألمنيوم.
01 طريقة الخلط
تتمثل طريقة الانصهار المختلط في إضافة أرض نادرة أو معدن أرضي نادر إلى سائل من الألومنيوم عالي الحرارة بما يتناسب مع سبيكة ماجستير أو سبيكة تطبيق ، ثم تذوب سبيكة رئيسية والألمنيوم المتبقي وفقًا للبدل المحسوب معًا ، ويضرب تمامًا.
02 التحليل الكهربائي
تتمثل طريقة التحليل الكهربائي للملح المنصهر في إضافة أكسيد الأرض النادر أو ملح الأرض النادر إلى الخلية الكهربائية من الألومنيوم الصناعية والكهرباء مع أكسيد الألومنيوم لإنتاج سبيكة ألمنيوم نادرة. بشكل عام ، هناك طريقتان ، وهما ، طريقة الكاثود السائل وطريقة eutectoid الكهربائية. في الوقت الحاضر ، تم تطوير أنه يمكن إضافة مركبات أرضية نادرة مباشرة إلى الخلايا الكهربائية المصنوعة من الألومنيوم الصناعية ، ويمكن إنتاج سبائك الألومنيوم الأرضية النادرة عن طريق التحليل الكهربائي من ذوبان الكلوريد بواسطة طريقة eutectoid.
03 طريقة الحد من الألومنيوم
نظرًا لأن الألومنيوم لديه قدرة تقليدية قوية ، ويمكن أن يشكل الألومنيوم مجموعة متنوعة من المركبات المتداخلة مع الأرض النادرة ، يمكن استخدام الألومنيوم كعامل تقليل لإعداد سبائك الألومنيوم الأرضية النادرة. وتظهر التفاعلات الكيميائية الرئيسية في الصيغة التالية:
RE2O3+ 6AL → 2REAL2+ آل2O3
من بينها ، يمكن استخدام أكسيد الأرض النادر أو الخبث الغني بالأرض النادرة كمواد خام أرضية نادرة ؛ يمكن أن يكون عامل التخفيض المصنوع من الألومنيوم النقي الصناعي أو الألومنيوم السيليكون ؛ درجة حرارة الحد من 1400 ℃ ~ 1600 ℃. في المرحلة المبكرة ، تم تنفيذها في حالة تطوّر في حالة وجود تعددية جديدة. عند درجة حرارة أقل (780 ℃) ، يتم الانتهاء من تفاعل الحد من الألومنيوم في نظام فلوريد الصوديوم وكلوريد الصوديوم ، مما يتجنب المشكلات الناجمة عن درجة الحرارة المرتفعة الأصلية.
◆ ◆ تطبيقي التقدم في سبيكة ألمنيوم الأرض النادرة ◆ ◆
01 تطبيق سبيكة ألمنيوم أرضية نادرة في صناعة الطاقة
نظرًا لمزايا حسن التوصيل ، يمكن استخدام سعة حمل حالية كبيرة ، وقوة عالية ، ومقاومة للارتداء ، وسهولة المعالجة ، وحياة الخدمة الطويلة ، وسبائك ألمنيوم أرضية نادرة لتصنيع الكابلات ، وخطوط النقل العلوية ، والنوى السلكية ، والأسلاك الشريحة ، والأسلاك الرقيقة لأغراض خاصة المحتوى ، الذي له تأثير أكبر على الخصائص الكهربائية. يمكن أن تؤدي إضافة كمية مناسبة من الأرض النادرة إلى تحسين التشكل الحالي وتوزيع السيليكون في السبائك ، والتي يمكن أن تحسن بشكل فعال من الخواص الكهربائية للألمنيوم ؛ إضافة كمية صغيرة من Yttrium أو Yttrium غاز غنية بالمختلطة ، يمكن أن تؤدي الأرض إلى تحسين الصلة بالوقلة ، ولا يمكن أن تؤدي إلى تحسين الصلة بالوقلة. نظام سبيكة الألومنيوم. يمكن للكابلات والموصلات المصنوعة من سبيكة ألمنيوم أرضية نادرة أن تزيد من نطاق برج الكابلات وتمديد عمر خدمة الكابلات.
02تطبيق سبيكة ألمنيوم أرضية نادرة في صناعة البناء والتشييد
6063 سبيكة الألمنيوم هي الأكثر استخدامًا في صناعة البناء. إن إضافة 0.15 ٪ ~ 0.25 ٪ من الأرض النادرة يمكن أن تحسن بشكل كبير من هيكل المصبوب والمعالجة ، ويمكن أن يحسن أداء البثق ، وتأثير المعالجة الحرارية ، والخصائص الميكانيكية ، ومقاومة التآكل ، وأداء المعالجة السطحية ، ونغمة اللون. مركبات لتحسين بنية dendrite والحبوب ، بحيث يصبح حجم الانصهار غير المحلول وحجم dimple في منطقة dimple أصغر بكثير ، والتوزيع موحد ، وزيادة الكثافة ، بحيث يتم تحسين خصائص مختلف السبائك إلى درجات مختلفة. على سبيل المثال ، تزداد قوة الملف الشخصي بأكثر من 20 ٪ ، ويزداد استطالة بنسبة 50 ٪ ، ويتم تقليل معدل التآكل بأكثر من مرتين ، ويزداد سمك فيلم الأكسيد بنسبة 5 ٪ ~ 8 ٪ ، ويزيد خاصية التلوين بحوالي 3 ٪.
03تطبيق سبيكة ألمنيوم أرضية نادرة في المنتجات اليومية
إن إضافة تتبع الأرض النادرة إلى الألمنيوم النقي وسبائك الألمنيوم من سلسلة ألمنيوم للاستخدام اليومي يمكن أن يحسن بشكل كبير الخصائص الميكانيكية ، ومقاومة الرسم العميق ومقاومة التآكل. لديك أكثر من ضعف مقاومة التآكل ، و 10 ٪ ~ 15 ٪ انخفاض في الوزن ، وزيادة 10 ٪ ~ 20 ٪ من العائد ، و 10 ٪ ~ 15 ٪ انخفاض في تكلفة الإنتاج ، وأداء أفضل رسم عميق وأداء معالجة عميق مقارنة مع منتجات سبائك الألومنيوم دون حاضر.
04 تطبيق سبيكة ألمنيوم أرضية نادرة في جوانب أخرى
إن إضافة بضعة آلاف من الأرض النادرة في سبيكة الصب الأكثر استخدامًا على نطاق واسع يمكن أن تحسن بشكل كبير من أداء الآلات للسبائك. تم استخدام العديد من العلامات التجارية للمنتجات في الطائرات والسفن والسيارات ومحركات الديزل والدراجات النارية والمركبات المدرعة (المكبس ، علبة التروس ، الأسطوانة ، الأجهزة والأجزاء الأخرى). لديها تعزيز تشتت قوي ، وتعزيز تحسين الحبوب ، وتقوية الحلول ، وتعزيز ميكرولوي الآثار على الألومنيوم ، ويمكن أن يحسن القوة ، والصلابة ، واللدونة ، والصلابة ، ومقاومة التآكل ، ومقاومة الحرارة ، وما إلى ذلك من سبائك. سبيكة التي تم تطويرها بواسطة ناسا لها قوة عالية ودرجة حرارة عالية ودرجة حرارة منخفضة وتم تطبيقها على جسم الطائرة الطائرات والأجزاء الهيكلية للطائرات ؛ وقد تم تطبيق سبيكة 0146AL Cu li التي طورتها روسيا على خزان الوقود المبرد في المركبة الفضائية.
من المجلد 33 ، العدد 1 من الأرض النادرة من قبل وانغ هوي ، يانغ آن ويون تشى
وقت النشر: يوليو 05-2023