ПрымяненнеРэдкая зямляПры ліцці алюмініевага сплаву быў праведзены раней за мяжой. Хоць Кітай пачаў даследаванні і прымяненне гэтага аспекту толькі ў 1960 -я гады, ён развіваўся хутка. Было зроблена шмат працы: ад механізмаў да практычнага прымянення, і былі дасягнуты некаторыя дасягненні. З даданнем элементаў рэдкай зямлі, механічныя ўласцівасці, уласцівасці ліцця і электрычныя ўласцівасці алюмініевых сплаваў былі значна палепшаныя. Матэрыялы, рэдкія зямныя вадародныя матэрыялы і г.д.
◆ ◆ Механізм дзеяння рэдкай зямлі ў алюмініевым і алюмініевым сплаве ◆ ◆
Рэдкае Зямля валодае высокай хімічнай актыўнасцю, нізкім патэнцыялам і спецыяльным размяшчэннем электроннага пласта, і можа ўзаемадзейнічаць практычна з усімі элементамі. Зямля, якія звычайна выкарыстоўваюцца ў алюмініевых і алюмініевых сплавах, ўключаюць LA (лантан), CE (цэрыум), Y (yttrium) і SC (скандый). Іх часта дадаюць у алюмініевую вадкасць з мадыфікатарамі, зацягваючымі сродкамі і дэгазавымі агентамі, якія могуць ачысціць расплаву, палепшыць структуру, удакладняць зерня і г.д.
01Ачыстка рэдказя
Паколькі вялікая колькасць уключэнняў газу і аксіду (у асноўным вадарод, кісларод і азот) будзе прыведзена падчас плаўлення і ліцця алюмініевага сплаву, пінтол, расколін, уключэнняў і іншых дэфектаў будзе адбывацца ў адліванні (гл. Малюнак 1А), памяншаючы сілу алюмінія. molten aluminum, the reduction of pinhole rate and porosity (see Figure 1b), and the reduction of inclusions and harmful elements.The main reason is that rare earth has a large affinity with hydrogen, which can absorb and dissolve hydrogen in large quantities and form stable compounds without forming bubbles, thus significantly reducing the hydrogen content and porosity of aluminum;Rare earth and Азот утварае вогнетрывалыя злучэнні, якія ў асноўным выдаляюцца ў выглядзе дзындраў у працэсе плаўкі, каб дасягнуць мэты ачысткі алюмініевай вадкасці.
Практыка даказала, што рэдкая зямля аказвае ўплыў зніжэння ўтрымання вадароду, кіслароду і серы ў алюмініевых і алюмініевых сплавах. Adding 0.1%~0.3% RE in aluminum liquid is helpful to better remove harmful impurities, refine impurities or change their morphology, so as to refine and evenly distribute grains;In addition, RE and harmful impurities with low melting point form binary compounds such as RES, REAs, and REPb, which are characterized by high melting point, low density, and stable chemical properties, and can be floated up to form slag and Выдалены, такім чынам, ачышчаючы алюмініевую вадкасць; астатнія дробныя часціцы становяцца неаднароднымі ядрамі алюмінія для ўдакладнення збожжа.
Мал. 1 марфалогія SEM сплаву 7075 без Re і W (Re) = 0,3%
a. Паўторна не дададзена; б. Дадайце w (re) = 0,3%
02Метамарфізм рэдкай зямлі
Rare earth modification is mainly manifested in refining grains and dendrites, inhibiting the appearance of coarse lamellar T2 phase, eliminating the coarse massive phase distributed in the primary crystal and forming spherical phase, so that the strip and fragment compounds at the grain boundary are significantly reduced (see Figure 2).Generally, the radius of rare earth atom is larger than that of aluminum atom, and its Уласцівасці адносна актыўныя. Раставанне ў алюмініевай вадкасці вельмі лёгка запоўніць паверхневыя дэфекты сплаву фазы, што памяншае павярхоўнае нацяжэнне на інтэрфейсе паміж новымі і старымі фазамі, і паляпшае хуткасць росту крыштальных ядраў; у той жа час ён можа ўтварыць павярхоўную актыўную плёнку паміж збожжам і змякчанай вадкасцю, каб прадухіліць рост сфабрыкаванага зерня і ператворыць структуру сплаву (гл. Малюнак 2B).
Мал. 2 Мікраструктура сплаваў з розным дапаўненнем
a. Паўторна дазавання складае 0; б. Re Дадатак складае 0,3%; c. Re -дадатак складае 0,7%
Пасля дадання элементаў рэдкіх Зямлі αse зерня (Al) фазы пачалі стаць меншымі, што адыграла ролю ў перапрацоўцы збожжа (Al), ператвараных у невялікую ружу або стрыжань, калі ўтрыманне рэдкай зямлі складае 0,3%αthe памеру збожжа (аль) фазы, які з'яўляецца найменшым, і паступова павялічваецца з далейшым павелічэннем рэдкага зместу Зямлі. Вывучэнні, якія прадугледжваюць, што ёсць пэўная інстытуцыя для рэдкага метадуізму, і толькі ў метограмозизму, і толькі ў тым, што. Ён захоўваецца пры высокай тэмпературы на працягу пэўнага перыяду часу, рэдкая зямля будзе гуляць самую вялікую ролю ў метамарфізме. У дадатку колькасць крыштальных ядраў злучэнняў, якія ўтвараюцца алюмініяй і рэдкай зямлёй, значна павялічваецца, калі метал крышталізуецца, што таксама робіць структуру сплаваў.
03 Эфект мікраалогіравання рэдкай зямлі
Рэдкае Зямля ў асноўным існуе ў алюмініевых і алюмініевых сплавах у трох формах: цвёрды раствор у матрыцы (AL); сегрэгацыя на фазавай мяжы, мяжу збожжа і дендрытная мяжа; цвёрды раствор у або ў выглядзе злучэння. Умацаванне рэдкіх земляных сплаваў у асноўным ўключае ўмацаванне збожжавага ўмацавання, які ўзмацняецца растворам, і ўмацаванне рэдкіх земляных сплаваў.
Форма існавання рэдкай зямлі ў алюмініевым і алюмініевым сплаве цесна звязана з яго дадатковай колькасцю. Generally, when RE content is less than 0.1%, the role of RE is mainly fine grain strengthening and finite solution strengthening;When RE content is 0.25%~0.30%, RE and Al form a large number of spherical or short rod like intermetallic compounds, which are distributed in the grain or grain boundary, and a large number of dislocations, fine grain spheroidized structures and dispersed rare earth compounds appear, which будзе вырабляць мікрапрадукцыйныя эфекты, такія як умацаванне другой фазы.
◆ ◆ Уплыў рэдкай зямлі на ўласцівасці алюмініевага і алюмініевага сплаву ◆◆
01 Уплыў рэдкай зямлі на ўсебаковыя механічныя ўласцівасці сплаву
Трываласць, цвёрдасць, падаўжэнне, трываласць разбурэння, зносаўстойлівасць і іншыя комплексныя механічныя ўласцівасці сплаву можна палепшыць, дадаўшы адпаведную колькасць рэдкай зямлі.0,3% Re дадаецца ў адкінутыя алюмініевыя серыі ZL10 сплаў сплаву "bз 205,9 МПа да 274 МПа, а Hb з 80 да 108; дадаючы 0,42% SC да 7005 Alloyσbпавялічыўся з 314mpa да 414mpa, σ0,2павялічыўся з 282mpa да 378mpa, пластычнасць павялічылася з 6,8% да 10,1%, а стабільнасць высокай тэмпературы была значна павышана; LA і CE могуць значна палепшыць звышпластычнасць сплаву. Даданне 0,14%~ 0,64%LA да сплаву AL-6MG-0,5MN павялічвае звышпластычнасць з 430%да 800%~ 1000%; сістэматычнае даследаванне сплаву Al Si паказвае, што сіла ўраджаю і трываласць на расцяжку сплаву могуць быць значна палепшаны, дадаўшы адпаведную колькасць sc.fig. 3 паказвае з'яўленне SEM пры расцяжэнні пры расцяжэнні Al-Si7-Mg0,8Сплаў, які паказвае на тое, што гэта тыповы далікатны пералом расшчаплення без RE, у той час як пасля дадання 0,3% Re дадаецца, у пераломе з'яўляецца відавочная структура ямачка, што сведчыць пра тое, што ён мае добрую трываласць і пластычнасць.
Мал. 3 Марфалогія разрыву пры расцяжэнні
a. Не далучыўся да Re; b. Дадаць 0,3% Re
02Уплыў рэдкай зямлі на ўласцівасці высокай тэмпературы сплаваў
Даданне пэўнай колькасціРэдкая зямляу алюмініевым сплаве можа эфектыўна палепшыць высокатэмпературную ўстойлівасць да алюмініевага сплаву. Дадаючы 1%~ 1,5%змешанай рэдказямельнай зямлі да адліванага аль-эўтэктычнага сплаву павышае высокую тэмпературную трываласць на 33%, што высокая тэмпературная трываласць (300 ℃, 1000 гадзін) на 44%, а таксама на знос і стабільнасць высокай тэмпературы значна паляпшаецца; Адкінутыя сплавы Al Cu могуць палепшыць высокатэмпературныя ўласцівасці сплаваў; хутка ўмацаваны AL-8,4% Fe-3,4% CE можа працаваць на працягу доўгага часу ніжэй за 400 ℃, значна паляпшаючы працоўную тэмпературу алюмініевага сплаву; SC дадаецца да сплаву Al Mg Si, каб утварыць Al al3Часціцы SC, якія няпроста грубуюць пры высокай тэмпературы і ўзгадняюцца з матрыцай, каб замацаваць мяжу зерня, так што сплаў падтрымлівае непракрышталізаваную структуру падчас адпалу і значна паляпшае высокатэмпературныя ўласцівасці сплаву.
03 Уплыў рэдкай зямлі на аптычныя ўласцівасці сплаваў
Даданне рэдкай зямлі ў алюмініевы сплаў можа змяніць структуру сваёй павярхоўнай аксіднай плёнкі, робячы паверхню больш яркай і прыгожай. Калі ў алюмініевы сплаў дадаецца алюмініевы сплаў, адбівальную здольнасць акісленага і каляровага профілю 6063 да 92%; калі 0,1%~ 0,3%Re дадаецца ў Al MG Cast Aloy, сплава сплава можа атрымаць лепшую паверхню.
04 Уплыў рэдкай зямлі на электрычныя ўласцівасці сплаваў
Даданне паўторнага алюмінія высокай чысціні шкодзіць праводнасці сплаву, але праводнасць можа быць палепшана ў пэўнай ступені, дадаўшы адпаведную рэшту чыстага алюмінія і Al Mg Si праводзяць сплаў. Сплаў, які быў прыняты большасцю хатніх драцяных заводаў; дадайце рэдкіх землях да алюмінія высокай чысціні, каб зрабіць кандэнсатар з фальгой. Пры выкарыстанні ў прадуктах 25 кВ індэкс ёмістасці падвоіцца, ёмістасць на адзінку аб'ёму павялічваецца ў 5 разоў, вага памяншаецца на 47%, а аб'ём кандэнсатара значна памяншаецца.
05Уплыў рэдкай зямлі на ўстойлівасць да карозіі сплаву
У некаторых умовах абслугоўвання, асабліва пры наяўнасці іёнаў хларыду, сплавы ўразлівыя да карозіі, каразіі шчыліны, стрэсавай карозіі і стомленасці карозіі. Парадуючы ўстойлівасць да карозійнай устойлівасці алюмініевых сплаваў, было праведзена шмат даследаванняў. Устаноўлена, што даданне адпаведнай колькасці рэдкай зямлі ў алюмініевыя сплавы можа эфектыўна палепшыць сваю карозійную ўстойлівасць. Узоры, зробленыя, дадаючы розныя колькасці змешаных рэдкіх земляў (0,1%~ 0,5%) у алюміній, былі замочаны ў расоле і штучнай марской вадзе на працягу трох гадоў запар. The results show that adding a small amount of rare earths to aluminum can improve the corrosion resistance of aluminum, and the corrosion resistance in brine and artificial seawater is 24% and 32% higher than that of aluminum, respectively;Using chemical vapor method and adding rare earth multi-component penetrant (La, Ce, etc.), a layer of rare earth conversion film can be formed on the surface of 2024 alloy, making the surface electrode potential of aluminum alloy tend to be uniform, and improving the resistance to intergranular corrosion and stress corrosion;Adding La to high Mg aluminum alloy can significantly improve the anti marine corrosion ability of the alloy;Adding 1.5%~2.5% Nd to aluminum alloys can improve the high-temperature performance, air tightness and corrosion resistance of the alloys, which are Шырока выкарыстоўваецца ў выглядзе аэракасмічных матэрыялаў.
◆ ◆ Тэхналогія падрыхтоўкі алюмініевага сплаву рэдкай зямлі ◆ ◆
Рэдкая зямля ў асноўным дадаецца ў выглядзе мікраэлементаў у алюмініевых сплавах і іншых сплавах. Рэдкая зямля валодае высокай хімічнай актыўнасцю, высокай тэмпературай плаўлення і лёгка акісляецца і спальваецца пры высокіх тэмпературах. Гэта выклікала пэўныя цяжкасці ў падрыхтоўцы і ўжыванні рэдкіх земляных алюмініевых сплаваў. У доўгатэрміновых эксперыментальных даследаваннях людзі працягваюць даследаваць метады падрыхтоўкі рэдкіх алюмініевых сплаваў. Асноўныя метады вытворчасці для падрыхтоўкі рэдкіх алюмініевых сплаваў-гэта метад змешвання, маславы метад электралізу солевага і алюмінавы метад.
01 Метад змешвання
Метад змешанага плаўлення заключаецца ў даданні рэдкай зямлі або змешанага рэдказямельнага металу ў алюмініевую вадкасць з высокай тэмпературай, прапарцыйна, каб зрабіць майстар-сплаў або сплаў, а затым расплавіць майстар-сплаў і пакінуты алюміній у адпаведнасці з разліковым прымяненнем разам, цалкам змешваючы і ўдакладніць.
02 Электраліз
Метад расплаўленай солі заключаецца ў тым, каб дадаць рэдкую аксід зямлі або рэдную зямлю солі ў прамысловы алюмініевы электралітычны клетка і электралізацыю з аксідам алюмінія для атрымання рэдкага алюмініевага сплаву. Метад электралізу солі ў Кітаі адносна хутка развіваўся. Звычайна ёсць два спосабы, а менавіта: метад вадкага катода і электралітычны эўтэктоідны метад. У цяперашні час было распрацавана, што рэдкія Зямныя злучэнні могуць быць непасрэдна дададзены ў прамысловыя алюмініевыя электралітычныя клеткі, а алюмініевыя сплавы рэдкіх Зямлі могуць быць атрыманы электралізу раставання хларыду эўтэктоідным метадам.
03 Метад алюмінатэрмічнага аднаўлення
Паколькі алюміній валодае моцнай здольнасцю да зніжэння, і алюміній можа ўтварыць мноства межметалічных злучэнняў з рэдкай зямлёй, алюміній можа быць выкарыстаны ў якасці аднаўленчага агента для падрыхтоўкі рэдкіх земляных алюмініевых сплаваў. Асноўныя хімічныя рэакцыі прыведзены ў наступнай формуле:
RE2O3+ 6Al → 2Real2+ Al2O3
Сярод іх рэдкая зямная аксід або рэд рэдкі Зямля могуць быць выкарыстаны ў якасці рэдкай зямлі сыравіны; аднаўленчы сродак можа быць прамысловым чыстым алюмініевым або крэмніевым алюмініяй; тэмпература зніжэння 1400 ℃ ~ 1600 ℃. Пры больш нізкай тэмпературы (780 ℃) рэакцыя алюмініяльнага аднаўлення завяршаецца ў сістэме фтору натрыю і хларыду натрыю, што дазваляе пазбегнуць праблем, выкліканых першапачатковай высокай тэмпературай.
◆ ◆ Прагрэс прымянення алюмініевага сплаву рэдкай зямлі ◆ ◆
01 Прымяненне алюмініевага сплаву рэдкай зямлі ў энергетычнай галіне
Due to the advantages of good conductivity, large current carrying capacity, high strength, wear resistance, easy processing and long service life, rare earth aluminum alloy can be used to manufacture cables, overhead transmission lines, wire cores, slide wires and thin wires for special purposes.Adding a small amount of RE in the Al Si alloy system can improve the conductivity, which is because the silicon in the aluminum alloy is an impurity element with высокае ўтрыманне, якое аказвае большы ўплыў на электрычныя ўласцівасці. Даданне адпаведнай колькасці рэдкай зямлі можа палепшыць існуючую марфалогію і размеркаванне крэмнію ў сплаве, што можа эфектыўна палепшыць электрычныя ўласцівасці алюмінія; даданне невялікай колькасці Ytrium або Yttrium, багатай змешанай рэдкай зямлёй у цеплаадстаўляльную алюмініевую сплаўку, не можа падтрымліваць толькі добрую выніковую прадукцыйнасць, але таксама палепшыць праводнасць; Алюмініевая сістэма сплаву. Кабелі і праваднікі, вырабленыя з рэдкай зямлі алюмініевага сплаву, могуць павялічыць прамежак кабельнай вежы і падоўжыць тэрмін службы кабеляў.
02Прымяненне алюмініевага сплаву рэдкай зямлі ў будаўнічай галіне
6063 Алюмініевы сплаў найбольш шырока выкарыстоўваецца ў будаўнічай галіне. Adding 0.15%~0.25% rare earth can significantly improve the as cast structure and processing structure, and can improve the extrusion performance, heat treatment effect, mechanical properties, corrosion resistance, surface treatment performance and color tone.It is found that rare earth is mainly distributed in 6063 aluminum alloyα-Al neutralizes the phase boundary, grain boundary and interdendritic, and they are dissolved in compounds or exist in the form of Злучэнні для ўдакладнення структуры дендрыта і збожжа, так што памер нераскрытай эўтэктыкі і памер ямачкі ў плошчы ямачкі становяцца значна меншымі, размеркаванне раўнамерна, а шчыльнасць павялічваецца, так што розныя ўласцівасці сплаву паляпшаюцца ў рознай ступені. Напрыклад, трываласць профілю павялічваецца больш чым на 20%, падаўжэнне павялічваецца на 50%, а хуткасць карозіі зніжаецца больш чым удвая, таўшчыня аксіднай плёнкі павялічваецца на 5%~ 8%, а ўласцівасць афарбоўкі павялічваецца прыблізна на 3%.
03Прымяненне алюмініевага сплаву рэдкай зямлі ў штодзённых прадуктах
Даданне слядоў рэдкай зямлі ў чысты алюмініевы і алюмініевы сплавах для штодзённага выкарыстання для штодзённага выкарыстання можа значна палепшыць механічныя ўласцівасці, глыбокае ўласцівасць малявання і ўстойлівасць да карозіі. Штодзённыя прадметы неабходнасці, такія як алюмініевыя гаршкі, алюмініевыя панэлі, алюмініевыя пласціны, алюмініевыя абедзенныя скрынкі, алюмініевыя мэты, падтрымліваюць, алюмініевыя кулі і алюмініевыя прыклады, а таксама алюмініевыя часткі. Сплаў мае больш чым у два разы больш, чым устойлівасць да карозіі, 10% ~ 15% зніжэнне вагі, 10% ~ 20% павелічэнне ўраджайнасці, 10% ~ 15% зніжэнне выдаткаў на вытворчасць, а лепш глыбокае маляванне і глыбокая прадукцыйнасць апрацоўкі ў параўнанні з прадуктамі алюмініевага сплаву без рэдкіх Зямлі. Пры наяўнасці штодзённыя прадметы першай неабходнасці рэдкай зямлі алюмініевага сплаву шырока выкарыстоўваюцца, а прадукцыя значна павялічылася і прадаецца добра ў даменным рынку і замежных рынках.
04 Прымяненне алюмініевага сплаву рэдкай зямлі ў іншых аспектах
Даданне некалькіх тысячных рэдкіх Зямлі ў найбольш шырока выкарыстоўваным сплаве ліцця серыі Al Si можа значна палепшыць эфектыўнасць апрацоўкі сплаву. Шмат брэндаў прадукцыі выкарыстоўвалася ў самалётах, караблях, аўтамабілях, дызельных рухавіках, матацыклах і бронетэхніках (поршня, каробку перадач, цыліндр, прыборы і іншыя часткі). У даследаваннях і прымяненні ўстаноўлена, што SC з'яўляецца найбольш эфектыўным элементам для аптымізацыі структуры і ўласцівасцей алюмініевых сплаваў. Ён аказвае моцнае ўмацаванне дысперсіі, узмацненне ўдакладнення збожжа, умацаванне раствораў і ўмацаванне мікраалогаў на алюміній, а таксама можа палепшыць трываласць, цвёрдасць, пластычнасць, трываласць, устойлівасць да карозіі, цеплавую ўстойлівасць і г.д. сплавы. Скандый -алюмініевы сплаў, распрацаваны NASA, мае высокую трываласць, а высокая тэмпература і нізкая тэмпература ўстойлівасці і прымяняецца да фюзеляжа самалётаў і структурных дэталяў самалёта; сплаў 0146 Cu Li SC, распрацаваны Расіяй, прымяняецца да крыёгеннага паліўнага бака касмічнага карабля.
З тома 33, выпуск 1 Рэдказ
Час паведамлення: ліпень-05-2023