L'aplicació deterra raraEn el càsting es va dur a terme un aliatge d'alumini abans a l'estranger. Tot i que la Xina va iniciar la investigació i l’aplicació d’aquest aspecte només als anys seixanta, s’ha desenvolupat ràpidament. S'ha fet molta feina des de la investigació del mecanisme fins a l'aplicació pràctica, i s'han fet alguns èxits. Amb l'addició d'elements de terra rara, les propietats mecàniques, les propietats de colada i les propietats elèctriques dels aliatges d'alumini Materials, materials d’emmagatzematge d’hidrogen de terres rares, etc.
◆ ◆ Mecanisme d'acció de la Terra Rara en aliatge d'alumini i alumini ◆ ◆
La terra rara té una elevada activitat química, un baix potencial i una disposició especial de capes d’electrons i pot interactuar amb gairebé tots els elements. Les terres d’ús que s’utilitzen habitualment en aliatges d’alumini i d’alumini inclouen LA (lanthanum), CE (cerium), Y (yttrium) i SC (escandi)). Sovint s’afegeixen al líquid d’alumini amb modificadors, agents de nucleació i agents de desgast, que poden purificar la fosa, millorar l’estructura, perfeccionar el gra, etc.
01Purificació de la Terra Rara
Com que una gran quantitat d’inclusions de gas i òxid (principalment hidrogen, oxigen i nitrogen) es produiran durant la fusió i el colada d’aliatge d’alumini, els forats, les esquerdes, les inclusions i altres defectes L’alumini fos, la reducció de la velocitat i la porositat del forat (vegeu la figura 1b) i la reducció d’inclusions i elements nocius. La raó principal és que la terra rara té una gran afinitat amb l’hidrogen, que pot absorbir i dissoldre hidrogen en grans quantitats i formar compostos estables sense formar bombolles Nitrogen forma compostos refractaris, que s’eliminen majoritàriament en forma d’escòria en el procés de fosa, per aconseguir el propòsit de purificar el líquid d’alumini.
La pràctica ha demostrat que la terra rara té l’efecte de reduir el contingut d’hidrogen, oxigen i sofre en aliatges d’alumini i alumini. Afegir un 0,1% ~ 0,3% en líquid alumini és útil per eliminar millor les impureses nocives, perfeccionar les impureses o canviar la seva morfologia, de manera que es perfeccionin i distribueixin uniformement els grans; Eliminat, purificant el líquid d'alumini; les partícules fines que queden es converteixen en nuclis heterogenis d'alumini per perfeccionar els grans.
Fig. 1 Morfologia SEM de 7075 aliatge sense re i W (re) = 0,3%
a. No s’afegeix; b. Afegiu w (re) = 0,3%
02Metamorfisme de la Terra Rara
La modificació de la terra rara es manifesta principalment en refinar grans i dendrites, inhibint l’aparició de la fase T2 lamel·lar gruixuda, eliminant la fase massiva gruixuda distribuïda en el cristall primari i la formació de la fase esfèrica, de manera que la tira i el fragment compostos al límit del gra es redueixen significativament (vegeu la figura 2). i les seves propietats són relativament actives. La fusió en el líquid d’alumini és molt fàcil d’omplir els defectes superficials de la fase d’aliatge, cosa que redueix la tensió superficial de la interfície entre les fases noves i les antigues, i millora la taxa de creixement del nucli de cristall; alhora, també pot formar una pel·lícula activa de superfície entre els grans i el líquid fos per evitar el creixement dels graus generats i refinar l’estructura d’aliatge (vegeu la figura 2b).
Fig. 2 Microstructura d'aliatges amb diferents addit
a. Re dosi és 0; b. RE ADDUCCIÓ és del 0,3%; c. RE ADDUCCIÓ és del 0,7%
Després d’afegir elements de terres rares α Els grans de la fase (Al) van començar a ser més petits, cosa que va tenir un paper en la refinació de grans (Al) transformats en una forma de rosa petita o de vareta, quan el contingut de la terra rara és del 0,3%α La mida de gra de la fase (al) és la més petita i augmenta gradualment amb el major augment del contingut rar. Quan es manté a una temperatura alta durant un període de temps determinat, la terra rara tindrà el paper més gran en el metamorfisme. A més, el nombre de nuclis de cristall dels compostos formats per alumini i la terra rara augmenta molt quan la cristal·litza metàl·lica, cosa que també fa que l’estructura d’aliatge refingui. La investigació demostra que la terra rara té un bon efecte de modificació en l’alumini d’alumini.
03 Efecte de microalimentació de la terra rara
La terra rara existeix principalment en aliatges d'alumini i d'alumini en tres formes: solució sòlida en la matriu (Al); segregació al límit de fase, el límit del gra i el límit de la dendrita; solució sòlida en o en forma de compost. Els efectes de reforçament de la terra rara en els aliatges d'alumini inclouen principalment la refinació de refinament del gra, la força de la solució finita i la segona fase de la terra rara.
La forma d’existència de terra rara en aliatge d’alumini i alumini està estretament relacionada amb la seva quantitat d’addició. Generalment, quan el contingut RE és inferior al 0,1%, el paper de RE és principalment reforçant el gra i reforç de les solucions finites; quan el contingut de R és 0,25%~ 0,30%, RE i Al formen un gran nombre de compostos intermetàlics de vareta esfèrica o curta que produirà efectes de micro aliatge com ara l’enfortiment de la segona fase.
◆ ◆ Efecte de la terra rara sobre les propietats de l'alumini i l'aliatge d'alumini ◆◆
01 Efecte de la terra rara sobre les propietats mecàniques integrals de l'aliatge
La força, la duresa, l’allargament, la duresa de la fractura, la resistència al desgast i altres propietats mecàniques integrals de l’aliatge es poden millorar afegint una quantitat adequada de terres rares.0,3% RE s’afegeix a l’alumini ZL10 d’alumini aliatgebDe 205,9 MPa a 274 MPa, i HB de 80 a 108; afegint un 0,42% SC a 7005 ALLOYσbva augmentar de 314mpa a 414mpa, σ0.2Va augmentar de 282MPa a 378MPa, la plasticitat va augmentar del 6,8% al 10,1% i l'estabilitat a alta temperatura es va millorar significativament; LA i CE poden millorar significativament la superplàstica de l'aliatge. Afegint un 0,14%~ 0,64%LA a Al-6mg-0,5mn d’aliatge augmenta la superplàstica del 430%al 800%~ 1000%; un estudi sistemàtic de l’aliatge Al Si demostra que la força de rendiment i la resistència a la tensa de l’aliatge es poden millorar molt afegint una quantitat adequada de SC.Fig. 3 mostra l’aparició SEM de la fractura a la tracció d’Al-Si7-Mg0,8L’aliatge, que indica que es tracta d’una fractura de clivatge trencadís típic sense RE, mentre que després s’afegeix un 0,3% de RE, apareix una estructura evident de la fractura, cosa que indica que té una bona duresa i ductilitat.
Fig. 3 Morfologia de fractura a la tracció
a. No es va unir a re; b. Afegiu un 0,3% de re
0Efecte de la terra rara sobre les propietats d'aliatges d'alta temperatura
Afegint una certa quantitat deterra raraL’aliatge d’alumini pot millorar eficaçment la resistència a l’oxidació d’alta temperatura de l’aliatge d’alumini. Els aliatges Al Cu poden millorar les propietats d’alta temperatura dels aliatges; l’aliatge Fe-8,4% Fe-3,4% pot funcionar durant molt de temps per sota dels 400 ℃, millorant molt la temperatura de treball de l’aliatge d’alumini; Sc s’afegeix a l’aliatge Al Mg Si per formar3Les partícules de SC que no són fàcils de picar a alta temperatura i coheren amb la matriu per fixar el límit del gra, de manera que l’aliatge manté una estructura no recristalitzada durant el recuit i millora molt les propietats d’alta temperatura de l’aliatge.
03 Efecte de la terra rara sobre les propietats òptiques dels aliatges
Afegir la terra rara a l’aliatge d’alumini pot canviar l’estructura de la seva pel·lícula d’òxids superficials, fent que la superfície sigui més brillant i bonica. Quan un 0,12%~ 0,25%s’afegeix a l’aliatge d’alumini, la reflectivitat de l’oxidada i de color 6063 perfil és fins a un 92%; quan el 0,1%~ 0,3%s’afegeix a l’alumini d’alumini de mg, l’aliatge pot obtenir el millor acabat de superfície i la durabilitat de la brillantor.
04 Efecte de la terra rara sobre les propietats elèctriques dels aliatges
Afegir un RE a l’alumini d’alta puresa és perjudicial per a la conductivitat de l’aliatge, però la conductivitat es pot millorar fins a cert punt afegint un RE adequat a l’alumini pur industrial i aliatge conductor de Mg Si. Els resultats experimentals demostren que la conductivitat de l’alumini es pot millorar en un 2% ~ 3% afegint un 0,2%. A L’aliatge, que ha estat adoptat per la majoria de fàbriques de filferro domèstic; afegiu traça a la terra rara a l’alumini d’alta puresa per fer un condensador de làmina. Quan s’utilitza en productes de 25kV, l’índex de capacitança es duplica, la capacitat per unitat de volum s’incrementa 5 vegades, el pes es redueix en un 47%i el volum del condensador es redueix significativament.
0Efecte de la terra rara sobre la resistència a la corrosió de l'aliatge
En alguns entorns de servei, sobretot en presència d’ions de clorur, els aliatges són vulnerables a la corrosió, la corrosió de la crevice, la corrosió de l’estrès i la fatiga de la corrosió. Per millorar la resistència a la corrosió dels aliatges d’alumini, s’han realitzat molts estudis. Es troba que afegir una quantitat adequada de terres rares als aliatges d’alumini pot millorar eficaçment la seva resistència a la corrosió. Les mostres realitzades afegint diferents quantitats de terres rares mixtes (0,1%~ 0,5%) a l’alumini es van remullar en salmorra i aigua de mar artificial durant tres anys consecutius. Els resultats mostren que afegir una petita quantitat de terres rares a l’alumini pot millorar la resistència a la corrosió de l’alumini, i la resistència a la corrosió a l’aigua de mar salmorra i artificial és un 24% i un 32% superior a l’alumini, respectivament, utilitzant el mètode de vapor químic i afegint un penetrant multi-component de la terra rar El potencial d’elèctrodes superficials de l’aliatge d’alumini tendeix a ser uniforme i millorar la resistència a la corrosió intergranular i a la corrosió d’estrès; afegir LA a aliatge d’alumini alt MG àmpliament utilitzat com a materials aeroespacials.
◆ ◆ Tecnologia de preparació de l'aliatge d'alumini de terra rara ◆ ◆
La terra rara s’afegeix principalment en forma d’elements de traça en aliatges d’alumini i altres aliatges. La terra rara té una alta activitat química, un punt de fusió elevat i és fàcil d’oxidar i cremar a temperatures altes. Això ha provocat certes dificultats en la preparació i l’aplicació d’aliatges d’alumini de terres rares. En la investigació experimental a llarg termini, les persones continuen explorant els mètodes de preparació d’aliatges d’alumini de terra rara. A present, els principals mètodes de producció per a la preparació d’aliatges d’alumini de terres rares són el mètode de barreja, el mètode de l’electròlisi de sal i el mètode de reducció aluminotèrmica.
01 Mètode de barreja
El mètode de fusió mixta és afegir terres rares o metall rara mixta en un líquid d’alumini d’alta temperatura en proporció per fer aliatge mestre o aliatge d’aplicació, i després fondre l’aliatge mestre i l’alumini restant segons la bonificació calculada junts, agitar completament i perfeccionar-se.
02 Electròlisi
El mètode d’electròlisi de sal fos és afegir òxid de terra rara o sal de terra rara a la cèl·lula electrolítica d’alumini industrial i l’electròlid amb òxid d’alumini per produir aliatge d’alumini de terres rares. Generalment, hi ha dues maneres, a saber, el mètode del càtode líquid i el mètode eutectoide electrolític. Actualment, s’ha desenvolupat que els compostos de terres rares es poden afegir directament a les cèl·lules electrolítiques d’alumini industrial, i que els aliatges d’alumini de terres rares es poden produir mitjançant electròlisi de foses de clorur mitjançant mètode eutectoide.
03 Mètode de reducció aluminotèrmica
Com que l’alumini té una forta capacitat de reducció i l’alumini pot formar una varietat de compostos intermetàlics amb terres rares, l’alumini es pot utilitzar com a agent reductor per preparar aliatges d’alumini de terra rara. Les principals reaccions químiques es mostren en la fórmula següent:
RE2O3+ 6Al → 2Real2+ Al2O3
Entre ells, l’òxid de terra rara o escòria rica en terres rares es pot utilitzar com a matèries primeres de terra rara; l’agent reductor pot ser alumini pur industrial o alumini de silici; la temperatura de reducció és de 1400 ℃ ~ 1600 ℃. En l’etapa inicial, es va produir sota la condició de l’existència de l’agent de calefacció i el flux, i la alta temperatura de reducció causaria molts problemes; en els darrers anys, els investigadors han desenvolupat un nou mètode de reducció de entre els anys. A una temperatura inferior (780 ℃), la reacció de reducció aluminotèrmica es completa en el sistema de fluorur de sodi i clorur de sodi, cosa que evita els problemes causats per la temperatura alta original.
◆ ◆ Progrés de l'aplicació de l'aliatge d'alumini de terra rara ◆ ◆
01 Aplicació d'aliatge d'alumini de terres rares a la indústria elèctrica
A causa dels avantatges de la bona conductivitat, la gran capacitat de transport de corrent, la gran resistència, la resistència al desgast i la llarga vida útil, l’aliatge d’alumini de terra rara es pot utilitzar per fabricar cables, línies de transmissió de sobrecàrrega, nuclis de fil Un contingut elevat, que té un impacte més gran en les propietats elèctriques. Afegir una quantitat adequada de terres rares pot millorar la morfologia existent i la distribució del silici en l’aliatge, que pot millorar eficaçment les propietats elèctriques de l’alumini; afegir una petita quantitat de yttrium o yttrium rica en rares terres Sistema d’aliatge d’alumini. Els cables i conductors fets d’aliatge d’alumini de terra rara poden augmentar l’abast de la torre de cable i ampliar la vida útil dels cables.
02Aplicació d'aliatge d'alumini de terres rares a la indústria de la construcció
6063 Aliatge d'alumini és el més utilitzat en la indústria de la construcció. Afegint un 0,15% ~ 0,25% terres rares pot millorar significativament l'estructura de colada i l'estructura de processament i pot millorar el rendiment d'extrusió, l'efecte del tractament tèrmic, les propietats mecàniques, la resistència a la corrosió, el rendiment del tractament de la superfície i el to de color. de compostos per perfeccionar l'estructura de la dendrita i els grans, de manera que la mida de l'eutèctica no dissolta i la mida de la tènue a la zona dimple es facin significativament menor, la distribució és uniforme i la densitat augmenta, de manera que les diverses propietats de l'aliatge es milloren fins a diferents graus. Per exemple, la força del perfil s’incrementa en més d’un 20%, l’allargament s’incrementa un 50%i la taxa de corrosió es redueix en més de dues vegades, el gruix de la pel·lícula d’òxid augmenta un 5%~ 8%i la propietat de colorant augmenta al voltant d’un 3%.
0Aplicació d'aliatge d'alumini de terra rara en productes diaris
Afegint traça terres rares a l’alumini pur i aliatges d’alumini de sèries Al MG per a productes d’alumini d’ús diari pot millorar significativament les propietats mecàniques, la propietat de dibuix profund i la resistència a la corrosió. Els aliatges tenen més del doble de la resistència a la corrosió, el 10% ~ 15% de reducció de pes, el 10% ~ 20% augment de rendiment, el 10% ~ 15% de la reducció de costos de producció i un millor rendiment profund i el rendiment de processament profund en comparació amb els productes d'alumini d'alumini sense terres rares. A present, les necessitats diàries de l'aliatge de l'alumini terrestre rars s'han utilitzat àmpliament i els productes han augmentat significativament i es venen bé en els marcadors domèstics i estrangers.
04 Aplicació d'aliatge d'alumini de terra rara en altres aspectes
Afegir unes quantes mil·lèsimes de terra rara en l’aliatge de colada de sèries Al Si més àmpliament utilitzada pot millorar significativament el rendiment de mecanitzat de l’aliatge. S'han utilitzat moltes marques de productes en avions, vaixells, automòbils, motors dièsel, motocicletes i vehicles blindats (pistó, caixa de canvis, cilindre, instrumentació i altres parts). En investigació i aplicació, es troba que SC és l'element més eficaç per optimitzar l'estructura i les propietats dels aliatges d'alumini. Té un fort reforç de la dispersió, refinament del refinament del gra, reforç de les solucions i efectes d’enfortiment de microalloy sobre l’alumini i pot millorar la força, la duresa, la plasticitat, la duresa, la resistència a la corrosió, la resistència a la calor, etc. d’aliatges d’aliatges. L’aliatge d’alumini de sèries desenvolupat per la NASA té una gran resistència i alta temperatura i estabilitat de baixa temperatura i s’ha aplicat a les parts estructurals de fuselatge d’avions i aeronaus; el 0146al Cu Li Sc aliatge desenvolupat per Rússia s’ha aplicat al dipòsit de combustible criogènic de la nau espacial.
Del volum 33, el número 1 de la terra rara de Wang Hui, Yang An i Yun Qi
Posada de temps: Jul-05-2023