Прилагането нарядка земяПри леене на алуминиева сплав се извършва по -рано в чужбина. Въпреки че Китай стартира изследванията и прилагането на този аспект едва през 60 -те години, той се развива бързо. A lot of work has been done from mechanism research to practical application, and some achievements have been made.With the addition of rare earth elements, the mechanical properties, casting properties and electrical properties of aluminum alloys have been greatly improved.In the field of new materials, the rich optical, electrical and magnetic properties of rare earth elements also play an important role in making rare earth permanent magnetic materials, rare earth light-emitting materials, rare earth hydrogen storage материали и т.н.
◆ ◆ Механизъм на действие на рядка земя в алуминий и алуминиева сплав ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆
Редната земя има висока химическа активност, нисък потенциал и специална подредба на електронен слой и може да взаимодейства с почти всички елементи. Земята, които обикновено се използват в алуминиеви и алуминиеви сплави, включват LA (лантанум), Ce (Церий), Y (Итриум) и SC (скандий). Те често се добавят в алуминиева течност с модификатори, нуклеиращи агенти и дегасиращи агенти, които могат да пречистят стопилката, да подобрят структурата, да усъвършенстват зърното и т.н.
01Пречистване на рядка земя
Тъй като голямо количество включвания на газ и оксид (главно водород, кислород и азот) ще бъдат въведени по време на топенето и отливката на алуминиева сплав, щифтове, пукнатини, включвания и други дефекти ще възникнат в отливката (виж фигура 1А), намалявайки силата на алуминиевия сравнител. 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 nitrogen form refractory compounds, which are mostly removed in the form of slag in the Процес на топене, така че да се постигне целта на пречистване на алуминиева течност.
Практиката доказа, че рядката земя има ефект на намаляване на съдържанието на водород, кислород и сяра в алуминий и алуминиеви сплави. 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 removed, по този начин пречистваща алуминиева течност; останалите фини частици стават хетерогенни ядра на алуминий за прецизиране на зърна.
Фиг. 1 Морфология на SEM от 7075 сплав без RE и W (RE) = 0,3%
a. Re не се добавя; b. Добавете w (re) = 0,3%
02Метаморфизъм на рядка земя
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 properties are сравнително активен. Стопянето в алуминиева течност е лесно за запълване на повърхностните дефекти на фазата на сплав, което намалява повърхностното напрежение на интерфейса между новата и старата фаза и подобрява скоростта на растеж на кристалното ядро; в същото време може да образува и повърхностно активен филм между зърнените и разтопената течност, за да се предотврати растежа на генерираните петна и да усъвършенства структурата на алошетата (вижте фигурата 2B).
Фиг. 2 Микроструктура на сплави с различно добавяне на RE
a. RE дозата е 0; b. RE добавянето е 0,3%; c. Re Добавянето е 0,7%
След добавяне на редки земни елементи, а фазата на (AL) започна да стане по -малка, която играе роля в рафинирането на зърна (Al), трансформирана в малка форма на роза или пръчка, когато съдържанието на рядка земя е с 0,3%α -размерът на зърното на (Al) фаза е най -малкият и постепенно се увеличава с по -нататъшното увеличаване на рядкото земно съдържание. Температура за определен период от време, рядката земя ще играе най -голямата роля в метаморфизма. В допълнение, броят на кристалните ядра на съединенията, образувани от алуминий и рядка земя, се увеличава значително, когато металът се кристализира, което също прави сплавта структура.
03 Микро слягане на ефекта на рядката земя
Рядкото земя съществува главно в алуминиеви и алуминиеви сплави в три форми: твърд разтвор в матрицата (Al); сегрегация на граница на фазата, границата на зърното и дендритната граница; твърд разтвор във или под формата на съединение. Укрепващите се ефекти на рядкотоземната земя в алуминиеви сплави, основно включват укрепване на зърното.
Съществуващата форма на рядка земя в алуминий и алуминиева сплав е тясно свързана с нейното количество добавяне. 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 will produce micro alloying effects such като укрепване на втората фаза.
◆ ◆ Влияние на рядката земя върху свойствата на алуминия и алуминиевата сплав ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆◆
01 Ефект на рядка земя върху всеобхватни механични свойства на сплавта
Якостта, твърдостта, удължаването, здравината на счупването, устойчивостта на износване и други всеобхватни механични свойства на сплавта могат да бъдат подобрени чрез добавяне на подходящо количество рядка земя.0.3% RE се добавя за отливане на алуминий ZL10 серия Alloyσ Alloyσ Alloyσ Alloyσ Alloyσ Alloyσ Alloyσ Alloyσ Alloyσ Alloyσ Alloyσ Alloyσ Alloyσ Alloyσ Alloyσ Alloyσ Alloyσ Alloyσ Alloyσ Alloyσ Alloyσ Alloyσ Alloyσ Alloyσ Alloyσ Alloyσ Alloyσ Alloyσ Alloyσ Alloyσ Alloyσ Alloyσ Alloyσ.bОт 205,9 MPa до 274 MPa и Hb от 80 до 108; добавяне на 0,42% SC до 7005 Alloyσbсе увеличава от 314MPa до 414MPa, σ0.2нараства от 282MPa до 378MPa, пластичността се увеличи от 6,8% на 10,1%, а стабилността на високотемпературата е значително повишена; LA и CE могат значително да подобрят свръхпластичността на сплавта. Добавянето на 0,14%~ 0,64%LA към Al-6mg-0,5mn сплав увеличава свръхпластичността от 430%до 800%~ 1000%; Систематичното проучване на сплав Al Si показва, че якостта на добив и крайната якост на опън на сплавта могат значително да се подобрят чрез добавяне на подходящо количество SC.FIG. 3 показва SEM появата на счупване на опън на Al-Si7-mg0.8сплав, която показва, че е типична чуплива фрактура на разцепване без RE, докато след добавяне на 0,3% RE, очевидна структура на трапчинка се появява в счупването, което показва, че има добра здравина и пластичност.
Фиг. 3 Морфология на счупване на опън
a. Не се присъедини към re; b. Добавете 0,3% RE
02Ефект на рядката земя върху високотемпературните свойства на сплавите
Добавяне на определено количество отрядка земяinto aluminum alloy can effectively improve the high-temperature oxidation resistance of aluminum alloy.Adding 1%~1.5% mixed rare earth to the cast Al Si eutectic alloy increases the high temperature strength by 33%, the high temperature rupture strength (300 ℃, 1000 hours) by 44%, and the wear resistance and high temperature stability are significantly improved;Adding La, Ce, Y and mischmetal to cast Al Cu Сплавите могат да подобрят високотемпературните свойства на сплавите; бързо втвърдената Al-8,4% Fe-3,4% CE сплав може да работи дълго време под 400 ℃, като значително подобрява работната температура на алуминиевата сплав; SC се добавя към сплавта Al Mg, за да образува Al Al3SC частици, които не са лесни за основане при висока температура и се съчетават с матрицата, за да закрепят границата на зърното, така че сплавта да поддържа некристализирана структура по време на отгряване и значително подобрява свойствата на високотемпературните свойства на сплавта.
03 Ефект на рядката земя върху оптичните свойства на сплавите
Добавянето на рядка Земя в алуминиева сплав е променила структурата на неговия повърхностен оксиден филм, което прави повърхността по -ярка и красива. Когато 0,12%~ 0,25%RE се добавя към алуминиевата сплав, отразяващата способност на окисления и оцветена 6063 профил е до 92%; когато 0,1%~ 0,3%се добавя към ал Mg алуминиев сплав, а Alloy може да се добави най -добрият завършващ на повърхността и главният пурбот.
04 Ефект на рядка земя върху електрическите свойства на сплавите
Добавянето на алуминия с висока чистота е вредно за проводимостта на сплавта, но проводимостта може да бъде подобрена до известна степен чрез добавяне на подходящи за индустриални чисти алуминий и al mg si проводими сплави. Експерименталните резултати показват, че проводимостта на алуминия може да бъде подобрена с 2% ~ 3% Сплавта, която е приета от повечето фабрики за битови тел; добавете следи рядка земя към алуминий с висока чистота, за да направи Al re Foil Capacitor. Когато се използва в 25kV продукти, индексът на капацитет се удвоява, капацитетът на обем на единица се увеличава с 5 пъти, теглото се намалява с 47%, а обемът на кондензатора е значително намален.
05Ефект на рядка земя върху устойчивост на корозия на сплавта
В някои служебни среди, особено в присъствието на хлоридни йони, сплавите са уязвими от корозия, корозия на пукнатините, корозия на стреса и умора на корозия. При условие за подобряване на корозионната резистентност на алуминиевите сплави са проведени много проучвания. Установено е, че добавянето на подходящо количество рядкоземно към алуминиеви сплави може ефективно да подобри тяхната устойчивост на корозия. Пробите, направени чрез добавяне на различни количества смесени редки земни, (0,1%~ 0,5%) към алуминий, се накисват в саламура и изкуствена морска вода в продължение на три последователни години. 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 widely used as Аерокосмически материали.
◆ ◆ Технология за подготовка на алуминиевата сплав на рядкоземната земя ◆ ◆
Редната земя се добавя най -вече под формата на микроелементи в алуминиеви сплави и други сплави. Рядкото земя има висока химическа активност, висока точка на топене и е лесно да се окислява и изгаря при високи температури. Това е причинило определени затруднения при приготвянето и прилагането на алуминиеви сплави от редки земни. В дългосрочните експериментални изследвания хората продължават да изследват методите за подготовка на алуминиевите сплави от редки земни.
01 Метод за смесване
Методът на смесена топене е да се добави рядка земя или смесен рядък земни метали във високотемпературна алуминиева течност, пропорционално, за да се направи главна сплав или прилагане на сплав, а след това да се разтопи основната сплав и останалия алуминий съгласно изчислената надбавка заедно, напълно разбъркайте и усъвършенствайте.
02 Електролиза
Методът на разтопената сол е да се добави рядък земно оксид или рядка земна сол в промишлената алуминиева електролитична клетка и електролиза с алуминиев оксид за получаване на рядка земна алуминиева сплав. Методът на електролиза на солената сол. Молтен се е развил сравнително бързо в Китай. Като цяло има два начина, а именно метод на течен катод и електролитен евтектоиден метод. Понастоящем е разработено, че редките земни съединения могат да бъдат директно добавени към индустриални алуминиеви електролитични клетки, а алуминиевите сплави на редки земи могат да бъдат произведени чрез електролиза на хлоридния стопилка по метод на евтектоид.
03 Метод на алуминотермична редукция
Тъй като алуминият има силна способност за намаляване и алуминият може да образува разнообразие от интерметални съединения с рядка земя, алуминият може да се използва като редуциращ агент за приготвяне на редки алуминиеви сплави на Земята. Основните химични реакции са показани в следната формула:
RE2O3+ 6al → 2Real2+ Al2O3
Among them, rare earth oxide or rare earth rich slag can be used as rare earth raw materials;The reducing agent can be industrial pure aluminum or silicon aluminum;The reduction temperature is 1400 ℃~1600 ℃.In the early stage, it was carried out under the condition of the existence of heating agent and flux, and high reduction temperature would cause many problems;In recent years, researchers have developed a new aluminothermic reduction method. При по -ниска температура (780 ℃) реакцията на алуминотермична редукция се завършва в системата на натриев флуорид и натриев хлорид, което избягва проблемите, причинени от първоначалната висока температура.
◆ Regrate Напредък на приложението на алуминиевата сплав на рядката земна земя ◆ ◆
01 Прилагане на алуминиева сплав на редки земни в енергийната индустрия
Поради предимствата на добрата проводимост, голям токов капацитет, висока якост, устойчивост на износване, лесна обработка и дълъг експлоатационен живот, алуминиева сплав на редки земни за производството на кабели, надлежните линии на преноса, телените ядра, плъзгащите се проводници и тънки проводници за специални цели. Получаване на малко количество от Al Si Alloy System може да подобри набор от силиций. което има по -голямо влияние върху електрическите свойства. Adding an appropriate amount of rare earth can improve the existing morphology and distribution of silicon in the alloy, which can effectively improve the electrical properties of aluminum;Adding a small amount of yttrium or yttrium rich mixed rare earth into the heat-resistant aluminum alloy wire can not only maintain good high-temperature performance but also improve the conductivity;Rare earth can improve the tensile strength, heat resistance and corrosion resistance of aluminum АЛЕЙНА СИСТЕМА. Кабели и проводници, изработени от рядка земна алуминиева сплав, могат да увеличат обхвата на кабелната кула и да удължат експлоатационния живот на кабелите.
02Прилагане на алуминиева сплав на рядка земя в строителната индустрия
6063 Алуминиева сплав е най -широко използваната в строителната индустрия. Добавянето на 0,15% ~ 0,25% рядка земя може значително да подобри AS CAST структурата и структурата на обработката и може да подобри ефективността на екструзия, ефекта на топлинното обработка, механичните свойства, устойчивостта на корозия, ефективността на повърхностната обработка и тона на цветовете. Съединенията за усъвършенстване на структурата и зърнените зърна на дендрит, така че размерът на неразтворената евтектика и размерът на трапчинката в трапчинската зона да станат значително по -малки, разпределението е равномерно и плътността се увеличава, така че различните свойства на аляна се подобряват в различна степен. Например, силата на профила се увеличава с повече от 20%, удължението се увеличава с 50%, а скоростта на корозия се намалява с повече от два пъти, дебелината на оксидния филм се увеличава с 5%~ 8%, а свойството за оцветяване се използва с около 3%. Затова, ревтарифонните профили на сгради се използват широко.
03Прилагане на алуминиева сплав от редки земни в ежедневните продукти
Добавяне на следа рядка земя към чисти алуминиеви и алуминиеви сплави от серия Al Mg за алуминиеви продукти от ежедневна употреба може значително да подобри механичните свойства, свойството на дълбокото рисуване и устойчивостта на корозия. Сплавта имат повече от два пъти устойчивостта на корозия, 10% ~ 15% намаляване на теглото, 10% ~ 20% увеличение на добива, 10% ~ 15% намаляване на разходите за производство и по -добро дълбоко рисуване и дълбока обработка в сравнение с продуктите на алуминиевата сплав без рядка земя. При наличие на ежедневните нужди на рядката земна алуминиева сплав са се използвали значително и продуктите са се увеличили значително и са се продавали добре в домашния и чуждестранния пазар.
04 Прилагане на алуминиева сплав от редки земни в други аспекти
Добавянето на няколко хиляди рядкоземно в най -използваната сплав от серията Al Si може значително да подобри обработващите характеристики на сплавта. Много марки продукти са били използвани в самолети, кораби, автомобили, дизелови двигатели, мотоциклети и бронирани превозни средства (бутало, скоростна кутия, цилиндър, инструментариум и други части). В изследване и приложение е установено, че SC е най -ефективният елемент за оптимизиране на структурата и свойствата на алуминиевите сплави. Той има силно укрепване на дисперсията, укрепване на усъвършенстването на зърното, укрепване на разтвора и укрепване на микро следи върху алуминий и може да подобри силата, твърдостта, пластичността, здравината, устойчивостта на корозия, топлинната устойчивост и др. Разработена от НАСА има висока якост и висока температура и ниска температурна стабилност и се прилага върху структурни части на самолета и самолета; сплавта от 0146Al CU LI SC, разработена от Русия, е приложена към криогенния резервоар за гориво на космическия кораб.
От том 33, брой 1 на рядка земя от Ванг Хуй, Ян Ан и Юн Чи
Време за публикация: 05-2023 юли