Την εφαρμογή τουσπάνια γηΣτο κράμα αλουμινίου χύτευσης πραγματοποιήθηκε νωρίτερα στο εξωτερικό. Παρόλο που η Κίνα ξεκίνησε την έρευνα και την εφαρμογή αυτής της πτυχής μόνο στη δεκαετία του 1960, έχει αναπτυχθεί γρήγορα. Έχουν γίνει πολλή δουλειά από την έρευνα μηχανισμού στην πρακτική εφαρμογή και έχουν γίνει μερικά επιτεύγματα. Με την προσθήκη στοιχείων σπάνιων γαιών, οι μηχανικές ιδιότητες, οι ιδιότητες χύτευσης και οι ηλεκτρικές ιδιότητες των υλικών αλουμινίου, έχουν βελτιωθεί σημαντικά τα υλικά, τα σπάνια υλικά, τα σπάνια υλικά.
◆ ◆ Μηχανισμός δράσης της σπάνιων γαιών σε κράμα αλουμινίου και αλουμινίου ◆ ◆
Η σπάνια γη έχει υψηλή χημική δραστηριότητα, χαμηλό δυναμικό και ειδική διάταξη ηλεκτρονίων και μπορεί να αλληλεπιδρά με σχεδόν όλα τα στοιχεία.λανθάνιο), CE (δημήτριο), Y (ύττριο) και SC (σκάνδιο). Συχνά προστίθενται σε υγρό από αλουμίνιο με τροποποιητές, παράγοντες πυρήνων και απαερείς παράγοντες, οι οποίοι μπορούν να καθαρίσουν το τήγμα, να βελτιώσουν τη δομή, να βελτιώσουν τους κόκκους κλπ.
01Καθαρισμός της σπάνιας γης
Ως μεγάλη ποσότητα εγκλεισμάτων αερίου και οξειδίου (κυρίως υδρογόνο, οξυγόνο και άζωτο) θα εισέλθουν κατά τη διάρκεια της τήξης και της χύτευσης του αλουμινίου, των πύργων, των ρωγμών, των εγκλεισμάτων και άλλων ελαττωμάτων θα εμφανιστούν στο χύτευση (βλέπε σχήμα 1α), η μείωση της αντοχής του κράματος αλουμινίου. (βλ. Εικόνα 1Β) και η μείωση των εγκλεισμάτων και των επιβλαβών στοιχείων. Ο κύριος λόγος είναι ότι η σπάνια γη έχει μεγάλη συγγένεια με το υδρογόνο, το οποίο μπορεί να απορροφήσει και να διαλύει το υδρογόνο σε μεγάλες ποσότητες και να σχηματίζει σταθερές ενώσεις χωρίς να σχηματίζουν φυσαλίδες, μειώνοντας σημαντικά την περιεκτικότητα σε υδρογόνο και το πορώδες του αλουμινίου, η σπάνια γη και η αζώτου σχηματίζουν τις ανθεκτικές ενώσεις, οι οποίες απομακρύνονται κυρίως από τη μορφή της σχηματισμού της σχηματισμού, Καθαρισμός υγρού αλουμινίου.
Η πρακτική έχει αποδείξει ότι η σπάνια γη έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση της περιεκτικότητας σε υδρογόνο, οξυγόνο και θείο σε κράματα αλουμινίου και αλουμινίου. 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, thus purifying aluminum υγρό · τα υπόλοιπα λεπτά σωματίδια γίνονται ετερογενείς πυρήνες αλουμινίου για να βελτιώσουν τους κόκκους.
Εικ. 1 Μορφολογία SEM του κράματος 7075 χωρίς RE και W (RE) = 0,3%
ένα. Re δεν προστίθεται · β. Προσθήκη w (re) = 0,3%
02Μεταμορφισμός της σπάνιας γης
Η τροποποίηση των σπάνιων γαιών εκδηλώνεται κυρίως στους κόκκους και τους δενδρίτες διχαλωτών, αναστέλλοντας την εμφάνιση της χονδροειδούς φάσης Τ2, εξαλείφοντας τη χονδροειδής μαζική φάση που διανέμεται στο κύριο κρύσταλλο και σχηματίζοντας τη σφαιρική φάση, έτσι ώστε η λωρίδα και οι ενώσεις θραυσμάτων στο όριο των κόκκων να μειώνονται σημαντικά (βλέπε σχήμα 2). Η τήξη στο υγρό αλουμινίου είναι πολύ εύκολο να γεμίσει τα επιφανειακά ελαττώματα της φάσης κράματος, γεγονός που μειώνει την επιφανειακή τάση στη διεπαφή μεταξύ νέων και παλαιών φάσεων και βελτιώνει τον ρυθμό ανάπτυξης του κρυστάλλου πυρήνα · ταυτόχρονα, μπορεί επίσης να σχηματίσει μια επιφανειακή μεμβράνη μεταξύ των κόκκων και του λιωμένου υγρού για να αποφευχθεί η ανάπτυξη των παραγόμενων κόκκων και να βελτιώσει τη δομή του υπαλλήλου (βλέπε Σχήμα 2Β).
Εικ. 2 Μικροδομή των κραμάτων με διαφορετική προσθήκη RE
ένα. Η δοσολογία είναι 0, β. Η προσθήκη RE είναι 0,3%, c. Η προσθήκη RE είναι 0,7%
Αφού η προσθήκη των σπάνιων γη στοιχείων, η φάση (AL) άρχισε να γίνεται μικρότερη, η οποία διαδραμάτισε ρόλο στη διόρθωση των κόκκων (AL) που μετασχηματίζεται σε ένα μικρό τριαντάφυλλο ή σχήμα ράβδου, όταν η περιεκτικότητα σε σπάνια γη είναι 0,3%α -μόνο το μέγεθος των κόκκων της φάσης (Al) είναι η μικρότερη και σταδιακά αυξάνεται με την περαιτέρω αύξηση της περιεκτικότητας σε σπάνια γη. Μια ορισμένη χρονική περίοδος, η σπάνια γη θα διαδραματίσει τον μεγαλύτερο ρόλο στον μεταμορφισμό.
03 Η επίδραση μικροαπλώματος της σπάνιων γαιών
Η σπάνια γη υπάρχει κυρίως στα κράματα αλουμινίου και αλουμινίου σε τρεις μορφές: στερεό διάλυμα στο Matrixα (AL), διαχωρισμός σε όριο φάσης, όριο κόκκων και όριο δενδριτών, στερεό διάλυμα μέσα ή με τη μορφή της ένωσης.
Η μορφή ύπαρξης σπάνιων γαιών σε κράμα αλουμινίου και αλουμινίου συνδέεται στενά με την ποσότητα προσθήκης του. Γενικά, όταν το περιεχόμενο RE είναι μικρότερο από 0,1%, ο ρόλος του RE είναι κυρίως λεπτή ενίσχυση των κόκκων και η πεπερασμένη ενίσχυση του διαλύματος, όταν το περιεχόμενο RE είναι 0,25%~ 0,30%, το RE και το AL σχηματίζουν ένα μεγάλο αριθμό σφαιρικών ή σύντομων ράβδων όπως οι διαμεταλλικές ενώσεις, οι οποίες διανέμονται όλα τα σπάνια δομές των κόκκων και οι μεγάλες αναλύσεις, οι οποίες θα παραχθούν με τα σπάνια δομές. Επιδράσεις όπως η ενίσχυση της δεύτερης φάσης.
◆ ◆ Επίδραση της σπάνιων γαιών στις ιδιότητες του αλουμινίου και του κράματος αλουμινίου ◆◆
01 Επίδραση της σπάνιας γης σε ολοκληρωμένες μηχανικές ιδιότητες του κράματος
Η αντοχή, η σκληρότητα, η επιμήκυνση, η ανθεκτικότητα του θραύσματος, η αντίσταση στη φθορά και άλλες ολοκληρωμένες μηχανικές ιδιότητες του κράματος μπορούν να βελτιωθούν με την προσθήκη κατάλληλης ποσότητας σπάνιων γαιών.bαπό 205,9 MPa έως 274 MPa και Hb από 80 έως 108 · προσθέτοντας 0,42% SC σε 7005 AlloySbαυξήθηκε από 314MPa σε 414MPA, σ0,2Αυξήθηκε από 282MPa σε 378MPa, η πλαστικότητα αυξήθηκε από 6,8% σε 10,1% και η σταθερότητα υψηλής θερμοκρασίας ενισχύθηκε σημαντικά · τα LA και CE μπορούν να βελτιώσουν σημαντικά την υπερπλαστικότητα του κράματος. Η προσθήκη 0,14%~ 0,64%LA σε Al-6mg-0,5mn κράμα αυξάνει την υπερπλαστικότητα από 430%σε 800%~ 1000%· μια συστηματική μελέτη του Al Si si si δείχνει ότι η αντοχή απόδοσης και η τελική αντοχή εφελκυσμού του κράματος μπορεί να βελτιωθεί σημαντικά με την προσθήκη κατάλληλης ποσότητας SC.FIG. Το 3 δείχνει την εμφάνιση SEM του κατάγματος εφελκυσμού του al-Si7-mg0,8Το κράμα, το οποίο υποδεικνύει ότι είναι ένα τυπικό εύθραυστο κάταγμα διάσπασης χωρίς Re, ενώ μετά από 0,3% RE προστίθεται, εμφανίζεται προφανής δομή Dimple στο κάταγμα, γεγονός που δείχνει ότι έχει καλή ανθεκτικότητα και ολκιμότητα.
Εικ. 3 μορφολογία κατάγματος εφελκυσμού
ένα. Δεν συμμετείχε re · β. Προσθέστε 0,3% RE
02Επίδραση της σπάνιων γαιών στις ιδιότητες υψηλής θερμοκρασίας των κραμάτων
Προσθήκη ορισμένου ποσούσπάνια γηΤο κράμα αλουμινίου μπορεί να βελτιώσει αποτελεσματικά την αντοχή στην οξείδωση υψηλής θερμοκρασίας του κράματος αλουμινίου. Προσθέτοντας 1%~ 1,5%μικτή σπάνια γη με το χυτό al si eutectic κράμα, προσθέτοντας το LA, το Ce, Οι ιδιότητες υψηλής θερμοκρασίας των κραμάτων, το ταχέως στερεοποιημένο Al-8,4% Fe-3,4% κράμα CE μπορεί να λειτουργήσει για πολύ καιρό κάτω από 400 ℃, βελτιώνοντας σημαντικά τη θερμοκρασία εργασίας του κράματος αλουμινίου, προστίθεται στο κράμα Al Mg Si για να σχηματίσει το AL3Τα σωματίδια SC που δεν είναι εύκολο να χτίσουν σε υψηλή θερμοκρασία και να συνυπάρχουν με τη μήτρα για να προσκυνήσουν το όριο των κόκκων, έτσι ώστε το κράμα να διατηρεί μια μη κρυσταλλωμένη δομή κατά τη διάρκεια της ανόπτησης και βελτιώνει σημαντικά τις ιδιότητες υψηλής θερμοκρασίας του κράματος.
03 Επίδραση της σπάνιας γης στις οπτικές ιδιότητες των κραμάτων
Η προσθήκη σπάνιων γαιών σε κράμα αλουμινίου μπορεί να αλλάξει τη δομή της μεμβράνης του οξειδίου της επιφάνειας, καθιστώντας την επιφάνεια πιο φωτεινή και όμορφη. Όταν προστίθεται 0,12%~ 0,25%RE, το κατάλυμα αλουμινίου μπορεί να αποκτήσει το καλύτερο φινίρισμα και το γυαλιστερό διαβορικό.
04 Επίδραση της σπάνιων γαιών στις ηλεκτρικές ιδιότητες των κραμάτων
Η προσθήκη του αλουμινίου υψηλής καθαρότητας είναι επιβλαβής για την αγωγιμότητα του κράματος, αλλά η αγωγιμότητα μπορεί να βελτιωθεί σε κάποιο βαθμό προσθέτοντας κατάλληλο RE στο βιομηχανικό καθαρό αλουμίνιο και το αλλικό κράμα Al Mg Si. εργοστάσια · προσθέστε ίχνος σπάνιας γης σε αλουμίνιο υψηλής καθαρότητας για να φτιάξετε πυκνωτή αλουμινίου. Όταν χρησιμοποιείται σε προϊόντα 25kV, ο δείκτης χωρητικότητας διπλασιάζεται, η χωρητικότητα ανά όγκο μονάδας αυξάνεται κατά 5 φορές, το βάρος μειώνεται κατά 47%και ο όγκος του πυκνωτή μειώνεται σημαντικά.
05Επίδραση της σπάνιας γης στην αντίσταση στη διάβρωση του κράματος
Σε ορισμένα περιβάλλοντα υπηρεσιών, ειδικά παρουσία ιόντων χλωριδίου, τα κράματα είναι ευάλωτα στη διάβρωση, τη διάβρωση της σχισμής, τη διάβρωση του στρες και την κόπωση διάβρωσης. Διαπιστώνεται ότι η προσθήκη κατάλληλης ποσότητας σπάνιων γαιών σε κράματα αλουμινίου μπορεί να βελτιώσει αποτελεσματικά την αντίσταση της διάβρωσης. Τα δείγματα που έγιναν με την προσθήκη διαφορετικών ποσοτήτων μικτών σπάνιων γαιών (0,1%~ 0,5%) σε αλουμίνιο εμποτίστηκαν σε άλμη και τεχνητό θαλασσινό νερό για τρία διαδοχικά έτη. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η προσθήκη μιας μικρής ποσότητας σπάνιων γαιών σε αλουμίνιο μπορεί να βελτιώσει την αντίσταση στη διάβρωση του αλουμινίου και η αντοχή στη διάβρωση σε άλμη και τεχνητό θαλασσινό νερό είναι 24% και 32% υψηλότερη από αυτή του αλουμινίου, αντίστοιχα, χρησιμοποιώντας τη μεθόδους χημικής ατμών και η προσθήκη σπάνιων γαιών πολλαπλών συστατικών (La, CE κ.λπ.). να είναι ομοιόμορφη και να βελτιωθεί η αντίσταση στη διάβρωση και η διάβρωση του στρες, η προσθήκη LA σε υψηλό κράμα αλουμινίου MG μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την ικανότητα αντι-θαλάσσιας διάβρωσης του κράματος, προσθέτοντας 1,5% ~ 2,5% ND σε κράματα αλουμινίου μπορεί να βελτιώσει την απόδοση υψηλής θερμοκρασίας, τη στεγανότητα του αέρα και την αντοχή στη διόρθωση των κραμάτων, τα οποία χρησιμοποιούνται ευρέως ως αεροσκάφη.
◆ ◆ Τεχνολογία προετοιμασίας του κράματος αλουμινίου σπάνιων γαιών ◆ ◆
Η σπάνια γη προστίθεται ως επί το πλείστον με τη μορφή ιχνοστοιχείων σε κράματα αλουμινίου και άλλα κράματα. Η σπάνια γη έχει υψηλή χημική δραστηριότητα, υψηλό σημείο τήξης και είναι εύκολο να οξειδωθεί και να καεί σε υψηλές θερμοκρασίες. Αυτό έχει προκαλέσει ορισμένες δυσκολίες στην παρασκευή και την εφαρμογή των κραμάτων αλουμινίου σπάνιων γαιών. Στη μακροπρόθεσμη πειραματική έρευνα, οι άνθρωποι συνεχίζουν να διερευνούν τις μεθόδους παρασκευής των κραμάτων αλουμινίου σπάνιων γαιών.
01 Μέθοδος ανάμιξης
Η μέθοδος μικτής τήξης είναι να προσθέσετε σπάνια γη ή μικτή μέταλλο σπάνιων γαιών σε υγρό αλουμινίου υψηλής θερμοκρασίας ανάλογα με την αναλογία για να κάνετε κράμα κύριου ή κράματος εφαρμογής και στη συνέχεια να λιώσει το κύριο κράμα και το υπόλοιπο αλουμίνιο σύμφωνα με το υπολογιζόμενο επίδομα μαζί, ανακατεύετε πλήρως και βελτιωμένη.
02 Ηλεκτρόλυση
Η μέθοδος ηλεκτρόλυσης λιωμένου άλατος είναι να προστεθεί οξείδιο σπάνιων γαιών ή αλάτι σπάνιων γαιών στο ηλεκτρολυτικό κύτταρο βιομηχανικού αλουμινίου και ηλεκτρολύστε με οξείδιο του αργιλίου για την παραγωγή κράματος αλουμινίου σπανίων. Γενικά, υπάρχουν δύο τρόποι, δηλαδή, η μέθοδος υγρού καθόδου και η ηλεκτρολυτική μέθοδος ευτηδικού. Επί του παρόντος, έχει αναπτυχθεί ότι οι ενώσεις σπάνιων γαιών μπορούν να προστεθούν απευθείας σε ηλεκτρολυτικά κύτταρα βιομηχανικών αλουμινίου και τα κράματα αλουμινίου σπάνιων γαιών μπορούν να παραχθούν με ηλεκτρόλυση τήξης χλωριούχου με μέθοδο ευετετετεκοειδούς.
03 Μέθοδος μείωσης αργιλόροιας μείωσης
Επειδή το αλουμίνιο έχει ισχυρή ικανότητα μείωσης και το αλουμίνιο μπορεί να σχηματίσει μια ποικιλία διαμεταλλικών ενώσεων με σπάνια γη, το αλουμίνιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως αναγωγικός παράγοντας για την παρασκευή κράματος αλουμινίου σπάνιων γαιών. Οι κύριες χημικές αντιδράσεις παρουσιάζονται στον ακόλουθο τύπο:
RE2O3+ 6AL → 2REAL2+ AL2O3
Μεταξύ αυτών, το οξείδιο των σπάνιων γαιών ή η πλούσια σε σπάνια γη σκωρία μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως πρώτες ύλες σπάνιων γαιών, ο αναγωγικός παράγοντας μπορεί να είναι βιομηχανικό καθαρό αλουμίνιο ή αλουμίνιο πυριτίου, η θερμοκρασία μείωσης είναι 1400 ℃ ~ 1600 ℃. Σε χαμηλότερη θερμοκρασία (780 ℃), η αντίδραση αργιλοθερμικής μείωσης ολοκληρώνεται στο σύστημα φθορίου νατρίου και χλωριούχου νατρίου, το οποίο αποφεύγει τα προβλήματα που προκαλούνται από την αρχική υψηλή θερμοκρασία.
◆ ◆ Πρόοδος εφαρμογής του κράματος αλουμινίου σπάνιων γαιών ◆ ◆
01 Εφαρμογή κράματος αλουμινίου σπάνιων γαιών στη βιομηχανία ηλεκτρικής ενέργειας
Λόγω των πλεονεκτημάτων της καλής αγωγιμότητας, η μεγάλη ικανότητα μεταφοράς ρεύματος, η υψηλή αντοχή, η αντίσταση στη φθορά, η εύκολη επεξεργασία και η μακρά διάρκεια ζωής, το κράμα αλουμινίου σπάνιων γαιών μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή καλωδίων, το σιλικό σε αλουμινένιες, οι πυρήνες του καλωδίου. στις ηλεκτρικές ιδιότητες. Η προσθήκη μιας κατάλληλης ποσότητας σπάνιων γη μπορεί να βελτιώσει την υπάρχουσα μορφολογία και την κατανομή του πυριτίου στο κράμα, το οποίο μπορεί να βελτιώσει αποτελεσματικά τις ηλεκτρικές ιδιότητες του αλουμινίου, προσθέτοντας μια μικρή ποσότητα Yttrium ή yttrium πλούσια σε ανάμεικτη σπάνια γη στο σύρμα αλουμινίου που δεν μπορεί μόνο να διατηρήσει την καλή απόδοση υψηλής θερμοκρασίας, αλλά και να βελτιώσει την αγωγιμότητα. Τα καλώδια και οι αγωγοί από κράμα αλουμινίου σπάνιων γαιών μπορούν να αυξήσουν το εύρος του πύργου καλωδίων και να επεκτείνουν τη διάρκεια ζωής των καλωδίων.
02Εφαρμογή κράματος αλουμινίου σπάνιων γαιών στον κλάδο των κατασκευών
Το κράμα αλουμινίου 6063 είναι το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο στον κλάδο των κατασκευών. Η προσθήκη 0,15% ~ 0,25% σπάνια γη μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τη δομή της χύτευσης και τη δομή επεξεργασίας και μπορεί να βελτιώσει την απόδοση εξώθησης, τη θερμική επεξεργασία, τις μηχανικές ιδιότητες, την αντοχή στη διάβρωση, την απόδοση της επιφάνειας και το έγχρωμο τόνο. Δομή δενδριτών και κόκκοι, έτσι ώστε το μέγεθος του αδιάλυτου ευτηκτικού και το μέγεθος του αιμοπετάρι στην περιοχή του σκισίματος να γίνονται σημαντικά μικρότερες, η κατανομή είναι ομοιόμορφη και η πυκνότητα αυξάνεται, έτσι ώστε οι διάφορες ιδιότητες του κράματος να βελτιώνονται σε ποικίλους βαθμούς. Για παράδειγμα, η ισχύς του προφίλ αυξάνεται κατά περισσότερο από 20%, η επιμήκυνση αυξάνεται κατά 50%και ο ρυθμός διάβρωσης μειώνεται κατά περισσότερο από δύο φορές, το πάχος του μεμβράνης οξειδίου αυξάνεται κατά 5%~ 8%και η ιδιότητα χρωματισμού αυξάνεται κατά περίπου 3%.
03Εφαρμογή κράματος αλουμινίου σπάνιων γαιών σε καθημερινά προϊόντα
Προσθήκη ιχνών σπάνιων γαιών σε καθαρά αλουμινένια και Al Mg Series Alloys για καθημερινή χρήση προϊόντων αλουμινίου μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τις μηχανικές ιδιότητες, τις βαθιές ζωνικές ιδιότητες και την αντίσταση στη διάβρωση. Αύξηση, 10% ~ 15% Μείωση του κόστους παραγωγής και καλύτερη βαθιά σχεδίαση και βαθιά απόδοση επεξεργασίας σε σύγκριση με τα προϊόντα κράματος αλουμινίου χωρίς σπάνια γη.
04 Εφαρμογή κράματος αλουμινίου σπάνιων γαιών σε άλλες πτυχές
Η προσθήκη μερικών χιλιομέτρων της σπάνιων γης στο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο κράμα χύτευσης της σειράς Al Si μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την απόδοση της μηχανικής κατεργασίας του κράματος. Πολλές μάρκες προϊόντων έχουν χρησιμοποιηθεί σε αεροσκάφη, πλοία, αυτοκίνητα, κινητήρες ντίζελ, μοτοσικλέτες και θωρακισμένα οχήματα (έμβολο, κιβώτιο ταχυτήτων, κυλίνδρου, όργανα και άλλα μέρη). Έχει ισχυρή ενίσχυση της διασποράς, ενίσχυση της βελτίωσης των σιτηρών, ενίσχυση του διαλύματος και επιδράσεις ενίσχυσης μικροακώνουν στο αλουμίνιο και μπορεί να βελτιώσει τη δύναμη, τη σκληρότητα, την πλαστικότητα, την σκληρότητα, την αντίσταση στη διάβρωση, την αντίσταση στη θερμότητα κλπ. Σειρά αλουμινίου. έχει υψηλή αντοχή και σταθερότητα υψηλής θερμοκρασίας και χαμηλής θερμοκρασίας και έχει εφαρμοστεί σε διαρθρωτικά μέρη ατράκτου και αεροσκαφών, το 0146AL Cu Li Sc κράμα που αναπτύχθηκε από τη Ρωσία έχει εφαρμοστεί στη δεξαμενή κρυογονικού καυσίμου του διαστημικού σκάφους.
Από τον τόμο 33, το τεύχος 1 της σπάνιων γαιών από τον Wang Hui, Yang An και Yun Qi
Χρόνος δημοσίευσης: Ιουλ-05-2023