Die Anwendung vonSeltene ErdeBei der Aluminium -Legierung wurde früher im Ausland durchgeführt. Obwohl China die Forschung und Anwendung dieses Aspekts erst in den 1960er Jahren begann, hat es sich schnell entwickelt. Von der Mechanismusforschung bis hin zur praktischen Anwendung wurden viel Arbeit geleistet, und einige Erfolge wurden erzielt. Mit der Zugabe von Seltenerdelementen wurden die mechanischen Eigenschaften, die Gusseigenschaften und die elektrischen Eigenschaften von Aluminiumlegierungen stark verbessert. In dem Feld neuer Materialien. Wasserstoffspeichermaterialien usw.
◆ ◆ Wirkungsmechanismus der Seltenen Erde in Aluminium- und Aluminiumlegierung ◆ ◆ ◆
Seltenerde hat eine hohe chemische Aktivität, ein geringes Potential und eine spezielle Elektronenschichtanordnung und kann mit fast allen Elementen interagieren. Die Erden, die üblicherweise in Aluminium- und Aluminiumlegierungen verwendet werden, umfassen LA ((LALanthan), CE (Cer), Y (Yttrium) und sc (Skandium). Sie werden häufig in Aluminiumflüssigkeit mit Modifikatoren, Keimstörungen und Entgasern hinzugefügt, die die Schmelze reinigen, die Struktur verbessern, das Getreide verfeinern usw.
01Reinigung der Seltenen Erde
As a large amount of gas and oxide inclusions (mainly hydrogen, oxygen and nitrogen) will be brought in during the melting and casting of aluminum alloy, pinholes, cracks, inclusions and other defects will occur in the casting (see Figure 1a), reducing the strength of aluminum alloy.The purification effect of rare earth is mainly manifested in the obvious reduction of hydrogen content in molten aluminum, the reduction of Lochrate und Porosität (siehe Abbildung 1b) sowie die Verringerung von Einschlüssen und schädlichen Elementen. Der Hauptgrund ist, dass Seltenerde eine große Affinität zu Wasserstoff aufweist, die Wasserstoff in großen Größen und bilden kann stabile Verbindungen ohne Bildung von Blasen, wodurch die Blasenblasen signifikant reduziert werden. Prozess, um den Zweck der Reinigung von Aluminiumflüssigkeit zu erreichen.
Die Praxis hat gezeigt, dass Seltener Erde den Einfluss der Verringerung des Gehalts von Wasserstoff, Sauerstoff und Schwefel in Aluminium- und Aluminiumlegierungen hat. 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 entfernt, wodurch Aluminiumflüssigkeit gereinigt; die verbleibenden feinen Partikel werden zu heterogenen Kern von Aluminium zur Verfeinerung der Körner.
Abb. 1 SEM -Morphologie von 7075 Legierung ohne Re und W (Re) = 0,3%
A. Re wird nicht hinzugefügt; b. W (re) = 0,3% hinzufügen
02Metamorphismus der Seltenen Erde
Die Modifikation für die seltene Erde zeigt sich hauptsächlich bei der Verfeinerung von Körnern und Dendriten, wodurch das Auftreten einer groben Lamellen -T2 -Phase hemmt, wodurch die in der primäre Kristall verteilte grobe Phase verteilt ist, sodass der Streifen- und Fragmentverbindungen an der Körnerngrenze signifikant reduziert sind (siehe Abbildung 2). General. aktiv. Das Schmelzen in Aluminiumflüssigkeit ist sehr einfach, die Oberflächendefekte der Legierungsphase zu füllen, wodurch die Oberflächenspannung an der Grenzfläche zwischen neuen und alten Phasen reduziert wird und die Wachstumsrate des Kristallkerns verbessert. Gleichzeitig kann es auch eine Oberflächenwirtschaft zwischen den Körnern und der geschmolzenen Flüssigkeit verhindern, um das Wachstum der erzeugten Grains zu verhindern und die Struktur zu verfeinern (siehe Abbildung 2B).
Abb. 2 Mikrostruktur von Legierungen mit unterschiedlichem RE -Zusatz
A. Re -Dosierung ist 0; b. Re Addition beträgt 0,3%; c. RE -Zugabe beträgt 0,7%
Nachdem seltene Erdelemente agr; die Körner von (Al) Phasen wurden kleiner, die eine Rolle bei der Verfeinerung von Körnern (Al) in eine kleine Rosen- oder Stabform spielten, als der Gehalt der Seltenen Erde 0,3%α beträgt. Die Korngröße von (Al) Phase ist die kleinste. Für einen bestimmten Zeitraum spielt Seltene Erde die größte Rolle im Metamorphismus. Zusätzlich nimmt die Anzahl der Kristallkerne der durch Aluminium und Seltenen erd gebildeten Verbindungen stark zu, wenn sich das Metall kristallisiert, was auch die Legierungsstruktur verfeinert.
03 Mikroalloying -Effekt der Seltenen Erde
Seltenerd existiert hauptsächlich in Aluminium- und Aluminiumlegierungen in drei Formen: feste Lösung in der Matrixα (AL); Segregation an Phasengrenze, Korngrenze und Dendritgrenze; feste Lösung in oder in der Form der Verbindung, die Verstärkungseffekte der Seltenen Erde bei Aluminium -Legierungen, die hauptsächlich Kornfeuerfindungen und die Verstärkung der Verstärkung von Körnern, die Verstärkung der Seltenheit, die Verstärkung des Sekunders und die Verstärkung von Seltenen, die Verstärkung der Sekunden, die Verstärkung des Sekunden lang einbeziehen.
Die Existenzform der Seltenen Erde in Aluminium- und Aluminiumlegierung ist eng mit ihrer Additionsmenge verwandt. 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 wie die Stärkung der zweiten Phase.
◆ ◆ Effekt der Seltenen Erde auf Eigenschaften von Aluminium und Aluminiumlegierung ◆◆
01 Wirkung der Seltenen Erde auf umfassende mechanische Eigenschaften von Legierung
Die Stärke, Härte, Dehnung, Frakturzähigkeit, Verschleißfestigkeit und andere umfassende mechanische Eigenschaften der Legierung können verbessert werden, indem eine angemessene Menge an Seltenerde addiert wird.3% RE wird hinzugefügt, um Aluminiumzl10 -Serien -Legierungen der Serie ZL10 zu gießenbvon 205,9 MPa bis 274 MPa und HB von 80 bis 108; 0,42% SC zu 7005 Legierungen hinzufügenberhöhte sich von 314 mPa auf 414 mPa, σ0,2Die Plastizität erhöhte sich von 282 MPa auf 378 mPa, und die Plastizität stieg von 6,8% auf 10,1% und die Hochtemperaturstabilität wurde signifikant verbessert; LA und CE kann die Superplastizität der Legierung signifikant verbessern. Durch die Zugabe von 0,14%~ 0,64%LA zu Al-6mg-0,5 Mio. Legierung erhöht sich die Superplastizität von 430%auf 800%~ 1000%; eine systematische Untersuchung der Al-Si-Legierung zeigt, dass die Ertragsfestigkeit und die endgültige Zugfestigkeit der Legierung erheblich verbessert werden können. 3 zeigt das SEM-Erscheinungsbild der Zugfraktur von al-Si7-mg0,8Legierung, die darauf hinweist, dass es sich um eine typische spröde Spaltfraktur ohne Re handelt, während nach 0,3% RE zugesetzt wird, erscheint offensichtliche Grübchenstruktur in der Fraktur, was darauf hinweist, dass sie eine gute Zähigkeit und Duktilität aufweist.
Abb. 3 Zugfrakturmorphologie
A. Nicht zusammen; b. 0,3% re
02Einfluss der Seltenen Erde auf Hochtemperatureigenschaften von Legierungen
Hinzufügen einer bestimmten Menge anSeltene ErdeIn die Aluminiumlegierung kann die Hochtemperatur-Oxidationsresistenz der Aluminiumlegierung effektiv verbessert werden. 1%~ 1,5%gemischte Seltene Erde an die gegossene al-eutektische Legierung erhöht die hohe Temperaturfestigkeit um 33%, die Hochtemperatur-Bruchfestigkeit (300 ℃, 1000 Stunden) um 44%und die Verschleißwiderstand und die Steigung mit hohen Temperaturen sind die Steigung mit hoher Temperatur. Legierungen können die Hochtemperatureigenschaften der Legierungen verbessern; die schnell verfestigte Al-8,4% Fe-3,4% CE-Legierung kann für eine lange Zeit unter 400 ° C funktionieren und die Arbeitstemperatur der Aluminiumlegierung erheblich verbessern; SC wird der Al-Si-Legierung erheblich, um sich zu bilden, um Al zu bilden, um Al zu bilden3SC-Partikel, die bei hoher Temperatur nicht leicht zu vergrößern sind und mit der Matrix zusammenarbeiten, um die Korngrenze zu festigen, so dass die Legierung während des Temperns eine nicht stallisierte Struktur beibehält und die Hochtemperatureigenschaften der Legierung erheblich verbessert.
03 Wirkung der Seltenen Erde auf optische Eigenschaften von Legierungen
Durch das Hinzufügen von Seltenerd in Aluminiumlegierung kann die Struktur ihres Oberflächenoxidfilms verändert werden, wodurch die Oberfläche hell und schöner wird. Wenn 0,12%~ 0,25%Re zum Aluminiumlegierung zugesetzt werden, beträgt das Reflexionsvermögen des oxidierten und farbigen 6063 -Profils bis zu 92%.
04 Auswirkung der Seltenen Erde auf die elektrischen Eigenschaften von Legierungen
Das Hinzufügen von Re-Purity-Aluminium ist schädlich für die Leitfähigkeit der Legierung, aber die Leitfähigkeit kann bis zu einem gewissen Grad verbessert werden. Alloy, die von den meisten heimischen Drahtfabriken übernommen wurde; Fügen Sie Spuren in Seltenheit in hohem Purity-Aluminium hinzu, um einen Kondensator zu machen. Bei der Verwendung in 25 -kV -Produkten wird der Kapazitätsindex verdoppelt, die Kapazität pro Volumen des Einheiten wird um das 5 -fache erhöht, das Gewicht um 47%reduziert und das Kondensatorvolumen erheblich verringert.
05Wirkung der Seltenen Erde auf die Korrosionsbeständigkeit der Legierung
In einigen Dienstleistungsumgebungen, insbesondere in Gegenwart von Chloridionen, sind Legierungen anfällig für Korrosion, Spaltkorrosion, Spannungskorrosion und Korrosionsermüdung. In der Reihenfolge der Korrosionsresistenz von Aluminiumlegierungen wurden viele Studien durchgeführt. Es wurde festgestellt, dass das Hinzufügen einer angemessenen Menge an Seltenerde zu Aluminiumlegierungen ihre Korrosionsbeständigkeit effektiv verbessern kann. Die Ergebnisse zeigen, dass das Hinzufügen einer kleinen Menge von Seltenen Erden zu Aluminium die Korrosionsbeständigkeit von Aluminium verbessern kann und die Korrosionsbeständigkeit in Salzlake und künstlichem Meerwasser 24% und 32% höher ist Das Elektrodenpotential von Aluminiumlegierung ist tendenziell gleichmäßig, und die Verbesserung der Resistenz gegen intergranuläre Korrosion und Spannungskorrosion. Das Hinzufügen von LA zu hoher Mg-Aluminiumlegierung kann die Anti-marinen-Korrosionsfähigkeit von 1,5% ~ 2,5% ND-Aluminium-Legierungs-Legierungs-Legierungs-Legierungs-Legierungs-Legierungs-Legierungs-Legierungswiderstand erheblich verbessern. Materialien.
◆ ◆ Vorbereitungstechnologie der Aluminiumlegierung von Seltener erd ◆ ◆ ◆ ◆ ◆
Seltenerde wird hauptsächlich in Form von Spurenelementen in Aluminiumlegierungen und anderen Legierungen hinzugefügt. Seltenerde hat eine hohe chemische Aktivität, einen hohen Schmelzpunkt und ist bei hohen Temperaturen leicht oxidiert und verbrannt. Dies hat bestimmte Schwierigkeiten bei der Herstellung und Anwendung von Aluminiumlegierungen von Seltenerd zu verursacht. In den Langzeit-experimentellen Forschungen untersuchen die Menschen weiterhin die Vorbereitungsmethoden der Aluminiumlegierungen von Seltenen erd. Die Hauptproduktionsmethoden zur Vorbereitung der Aluminium-Legierungen der Seltenerd-Aluminium sind die Mischmethode, die Methode mit der Methode zur Verringerung der Aluminothermien.
01 Mischmethode
Mit gemischter Schmelzmethode werden Seltene erd oder gemischtes Metall von Seltenen in Hochtemperatur-Aluminiumflüssigkeit im Verhältnis zur Herstellung von Master-Legierung oder Anwendungslegierung hinzufügen und dann die Master-Legierung und das verbleibende Aluminium gemäß der berechneten Zulage zusammen schmelzen, vollständig umrühren und verfeinern.
02 Elektrolyse
Die Methode für geschmolzene Salzelektrolyse besteht darin, Seltenerdoxid oder Seltenerdsalz in die industrielle Aluminiumelektrolytzelle zu versetzen und mit Aluminiumoxid zu elektrolysieren, um Aluminiumlegierung von Seltenerden zu erzeugen. In China hat sich in China eine molten -Salz -Elektrolyse -Methode entwickelt. Im Allgemeinen gibt es zwei Möglichkeiten, nämlich flüssige Kathodenmethoden und elektrolytische eutektoide Methode. Gegenwärtig wurde entwickelt, dass Seltenerdverbindungen direkt zu elektrolytischen Aluminiumzellen aus industriellen Aluminium zugesetzt werden können, und Aluminiumlegierungen von Seltenerds können durch Elektrolyse von Chloridschmelzen durch Eutektoidmethode erzeugt werden.
03 Aluminotherme Reduktionsmethode
Da Aluminium eine starke Reduktionsfähigkeit aufweist und Aluminium eine Vielzahl von intermetallischen Verbindungen mit seltener Erde bilden kann, kann Aluminium als Reduktionsmittel zur Herstellung von Aluminiumlegierungen von Seltenerden verwendet werden.
RE2O3+ 6al → 2real2+ Al2O3
Unter ihnen können Seltenerdoxid oder seltene erdreiche Schlacke als Rohstoffe mit Seltenen erd verwendet werden; das Reduktionsmittel kann industrielles reines Aluminium oder Siliziumaluminium sein; Bei einer niedrigeren Temperatur (780 ° C) wird die Aluminotherm -Reduktionsreaktion im System von Natriumfluorid und Natriumchlorid abgeschlossen, wodurch die durch die ursprünglichen hohen Temperatur verursachten Probleme vermieden werden.
◆ ◆ Anwendungsfortschritt der Aluminiumlegierung von Seltener erd ◆ ◆ ◆ ◆ ◆
01 Anwendung der Aluminiumlegierung von Seltener erd in der Stromindustrie
Aufgrund der Vorteile einer guten Leitfähigkeit, der großen Stromkapazität, der hohen Festigkeit, der Verschleißresistenz, der einfachen Verarbeitung und der langen Lebensdauer kann die Aluminiumlegierung von Seltenen erd verwendet werden, um Kabel herzustellen, Overhead -Transmissionslinien, Drahtkerne, Schleifendrahtkabel und dünne Drähte, die ein kleines Hälter mit einer kleinen Menge von RE -SI -Alum -Alum -Alum -Alum -Alum -Leuchten einhalten. Dies hat einen größeren Einfluss auf die elektrischen Eigenschaften. Das Hinzufügen einer angemessenen Menge an Seltenerde kann die vorhandene Morphologie und Verteilung von Silizium in der Legierung verbessern, was die elektrischen Eigenschaften von Aluminium effektiv verbessern kann; eine kleine Menge von Yttrium- oder Yttrium-reichen gemischten Seltenen Erde in die hitzeresistente Aluminiumlegierung hinzufügen kann nicht nur eine gute Hochtemperaturverstößen aufrechterhalten. Legierungssystem. Kabel und Leiter aus Aluminiumlegierung von Seltener erd können die Spannweite des Kabelturms erhöhen und die Lebensdauer von Kabeln verlängern.
02Anwendung der Aluminiumlegierung von Seltenerd in der Bauindustrie
6063 Aluminiumlegierung ist die am weitesten verbreitete Bauindustrie. Das Hinzufügen von 0,15% ~ 0,25% Seltenerde kann die als Gussstruktur und -verarbeitungsstruktur signifikant verbesserte Struktur und die Extrusionsleistung, die Wärmebehandlungseffekt, die mechanischen Eigenschaften, die Korrosionsresistenz, die Oberflächenbehandlung und den Farbton des Farbtons verbessern. Es wird festgestellt Verfeinern Sie die Dendritstruktur und die Körner, so dass die Größe der ungelösten eutektischen und die Größe des Grübels im Grübchenbereich signifikant kleiner wird, die Verteilung einheitlich und die Dichte zunimmt, so dass die verschiedenen Eigenschaften der Legierung zu unterschiedlichem Grad verbessert werden. Zum Beispiel wird die Stärke des Profils um mehr als 20%erhöht, die Dehnung wird um 50%erhöht und die Korrosionsrate wird um mehr als zweimal verringert, die Dicke des Oxidfilms steigt um 5%~ 8%und die Farbeigenschaft steigt um etwa 3%.
03Anwendung der Aluminiumlegierung von Seltenerd in täglichen Produkten
Das Hinzufügen von Trace -Seltenerd zu reinem Aluminium- und Al -Mg -Serien -Aluminium -Legierungen für Aluminiumprodukte kann die mechanischen Eigenschaften, die tiefe Zeichnungseigenschaft und die Korrosionsbeständigkeit signifikant verbessern. Mehr als das doppelte Korrosionsbeständigkeit, 10% ~ 15% Gewichtsreduzierung, 10% ~ 20% Ertragssteigerung, 10% ~ 15% Produktionskostenreduzierung und eine bessere tiefe Zeichnung und eine tiefe Verarbeitungsleistung im Vergleich zu Aluminiumlegierungsprodukten ohne seltene Erde. Bei der täglichen Notwendigkeit von Aluminium -Aluminium -Legierung von Seltenen erdten sich die täglichen Notwendigkeiten und sind in den domestischen Märkten gut verkauft.
04 Anwendung der Aluminiumlegierung von Seltenerd in anderen Aspekten
Das Hinzufügen einiger Tausendstel Seltenerde in der am häufigsten verwendeten Al Si -Serie -Gusslegierung kann die Bearbeitungsleistung der Legierung erheblich verbessern. In Flugzeugen, Schiffen, Automobilen, Dieselmotoren, Motorrädern und gepanzerten Fahrzeugen (Kolben, Getriebe, Zylinder, Instrumentierung und anderen Teilen) wurden viele Produktmarken verwendet. In der Forschung und Anwendung ist festgestellt, dass SC das effektivste Element ist, um die Struktur und Eigenschaften von Aluminium -Legierungslokalen zu optimieren. Es weist eine starke Dispersionsverstärkung, die Verfeinerung der Körnernverfeinerung, die Lösungsverstärkung und die Verstärkung der Mikroalloy-Stärkung auf Aluminium auf und kann die Stärke, Härte, Plastizität, Zähigkeit, Korrosionsresistenz, Wärmebeständigkeit usw. verbessern. Die von der NASA entwickelte Legierung hat eine hohe Festigkeit und hohe Temperatur sowie eine niedrige Temperaturstabilität und wurde auf Flugzeuge- und Flugzeugstrukturteile angewendet. Die von Russland entwickelte 0146al -Cu -Li -Legierung wurde auf den kryogenen Kraftstofftank des Raumfahrzeugs angewendet.
Aus Band 33, Ausgabe 1 von Seltener Erde von Wang Hui, Yang an und Yun Qi
Postzeit: Jul-05-2023