La apliko derara teroen fandado de aluminia alojo estis efektivigita pli frue eksterlande. Kvankam Ĉinio komencis la esploradon kaj aplikadon de tiu ĉi aspekto nur en la 1960-aj jaroj, ĝi rapide disvolviĝis. Multe da laboro estis farita de mekanismo-esplorado ĝis praktika aplikado, kaj kelkaj atingoj estis faritaj.Kun la aldono de maloftaj teraj elementoj, la mekanikaj propraĵoj, fandaj propraĵoj kaj elektraj propraĵoj de aluminiaj alojoj multe plibonigis.En la kampo de novaj materialoj, la riĉaj optikaj, elektraj kaj magnetaj propraĵoj de maloftaj teraj elementoj ankaŭ ludas gravan rolon en farado de maloftaj teraj permanentaj magnetaj materialoj, maloftaj teraj lum-elsendaĵoj, maloftaj teraj hidrogenaj stokaj materialoj, ktp.
◆ ◆ Aga mekanismo de rara tero en aluminio kaj aluminia alojo ◆ ◆
Rara tero havas altan kemian aktivecon, malaltan potencialon kaj specialan elektrontavolan aranĝon, kaj povas interagi kun preskaŭ ĉiuj elementoj. Maloftaj teroj ofte uzataj en aluminio kaj aluminiaj alojoj inkluzivas La (lantano), Ce (cerio), Y (ytrio) kaj Sc (skandio). Ili ofte estas aldonitaj en aluminian likvaĵon kun modifiloj, nukleaj agentoj kaj degasaj agentoj, kiuj povas purigi la fandadon, plibonigi la strukturon, rafini la grenon ktp.
01Purigo de rara tero
Ĉar granda kvanto da gasaj kaj oksidaj enmetaĵoj (ĉefe hidrogeno, oksigeno kaj nitrogeno) estos alportita dum la fandado kaj fandado de aluminia alojo, pingloj, fendoj, enmetaĵoj kaj aliaj difektoj okazos en la fandado (vidu Figuro 1a), reduktante. la forto de aluminia alojo.La puriga efiko de rara tero manifestiĝas ĉefe en la evidenta redukto de hidrogena enhavo en fandita aluminio, la redukto de pintruo-rapideco kaj poreco (vidu Figuro 1b), kaj la redukto de inkludoj kaj malutilaj elementoj. La ĉefa kialo estas, ke rara tero havas grandan afinecon kun hidrogeno, kiu povas sorbi kaj solvi hidrogenon en grandaj kvantoj kaj formi stabilajn kunmetaĵojn sen formi bobelojn, tiel signife reduktante la hidrogenan enhavon kaj porecon de aluminio; Rara tero kaj nitrogeno formas obstinajn kunmetaĵojn, kiuj estas plejparte forigitaj en la formo de skorio en la fandanta procezo, por atingi la celon de purigado de aluminio-likvaĵo.
Praktiko pruvis, ke rara tero havas la efikon redukti la enhavon de hidrogeno, oksigeno kaj sulfuro en aluminio kaj aluminiaj alojoj. Aldoni 0,1% ~ 0,3% RE en aluminia likvaĵo estas helpema por pli bone forigi malutilajn malpuraĵojn, rafini malpuraĵojn aŭ ŝanĝi ilian morfologion, por rafini kaj egale distribui grajnojn; Krome, RE kaj malutilaj malpuraĵoj kun malalta fandpunkto formas binarajn kunmetaĵojn kiel ekzemple. RES, REAs, kaj REPb, kiuj estas karakterizitaj per alta frostopunkto, malalta denseco, kaj stabilaj kemiaj trajtoj, kaj povas esti flosis supren por formi skoron kaj forigita, tiel purigante aluminian likvaĵon; La ceteraj fajnaj partikloj iĝas heterogenaj kernoj de aluminio por rafini grajnojn.
Fig. 1 SEM Morfologio de 7075 Alojo sen RE kaj w (RE)=0.3%
a. RE ne estas aldonita;b. Aldonu w (RE)=0.3%
02Metamorfismo de rara tero
La modifo de rara tero manifestiĝas ĉefe en rafinado de grajnoj kaj dendritoj, malhelpante la aspekton de kruda lamellara T2-fazo, forigante la krudan masivan fazon distribuitan en la primara kristalo kaj formante sferan fazon, tiel ke la strio kaj fragmento-komponaĵoj ĉe la grena limo estas signife reduktitaj. (vidu Figuro 2).Ĝenerale, la radiuso de rara tero atomo estas pli granda ol tiu de aluminio atomo, kaj ĝiaj propraĵoj estas relative aktivaj. Fandado en aluminio-likvaĵo estas tre facile plenigi la surfacajn difektojn de aloja fazo, kio reduktas la surfacan streĉiĝon sur la interfaco inter novaj kaj malnovaj fazoj, kaj plibonigas la kreskorapidecon de kristala kerno; Samtempe ĝi ankaŭ povas formi surfacon. aktiva filmo inter la grajnoj kaj la fandita likvaĵo por malhelpi la kreskon de la generitaj grajnoj kaj rafini la alojan strukturon (vidu Figuro 2b).
Fig. 2 Mikrostrukturo de Alojoj kun Malsama RE Aldono
a. RE-dozo estas 0;b. RE-aldono estas 0,3%;c. RE-aldono estas 0.7%
Post aldoni maloftajn terajn elementojnαLa grajnoj de (Al) fazo komencis fariĝi pli malgrandaj, kiuj ludis rolon en rafinado de grajnojα(Al) transformitaj en malgrandan rozan aŭ bastonformon, kiam la enhavo de rara tero estas 0,3%αLa grajngrandeco de (Al). ) fazo estas la plej malgranda, kaj iom post iom pliiĝas kun la plia kresko de la enhavo de rara tero.Eksperimentoj pruvis, ke ekzistas certa periodo de kovado por metamorfismo de maloftaj tero, kaj nur kiam ĝi estas tenata je alta. temperaturo dum certa tempo, rara tero ludos la plej grandan rolon en metamorfismo.Krome, la nombro de kristalaj kernoj de la kunmetaĵoj formitaj de aluminio kaj rara tero multe pliiĝas kiam la metalo kristaliĝas, kio ankaŭ faras la alojan strukturon rafinita. La esplorado montras, ke rara tero havas bonan modifa efikon al aluminia alojo.
03 Mikroaloja efiko de rara tero
Rara tero ĉefe ekzistas en aluminio kaj aluminialojoj en tri formoj: solida solvaĵo en la matricoα(Al);Apartigo ĉe fazlimo, grenlimo kaj dendrita limo;Solida solvaĵo en aŭ en formo de kunmetaĵo.La plifortigaj efikoj de rara tero en aluminio-alojoj ĉefe inkluzivas grenan rafinadon plifortigon, finian solvfortigon kaj la duan fazan plifortigon de raraj teraj komponaĵoj.
La ekzista formo de rara tero en aluminio kaj aluminialojo estas proksime rilatita al sia aldonkvanto. Ĝenerale, kiam la enhavo de RE estas malpli ol 0,1%, la rolo de RE estas ĉefe plifortigo de fajna greno kaj plifortigo de finia solvaĵo;Kiam enhavo de RE estas 0,25% ~ 0,30%, RE kaj Al formas grandan nombron da sferaj aŭ mallongaj bastonoj kiel intermetalaj komponaĵoj. , kiuj estas distribuitaj en la grena aŭ grena limo, kaj granda nombro da dislokiĝoj, fajnaj grajnaj sferoidigitaj strukturoj kaj disigitaj rarateraj komponaĵoj. aperas, kiu produktos mikro-aliaj efikoj kiel dua faza plifortigo.
◆ ◆ Efiko de rara tero sur propraĵoj de aluminio kaj aluminialojo ◆◆
01 Efiko de rara tero sur ampleksaj mekanikaj ecoj de alojo
La forto, malmoleco, plilongiĝo, frakturforto, eluziĝorezisto kaj aliaj ampleksaj mekanikaj propraĵoj de la alojo povas esti plibonigitaj aldonante taŭgan kvanton da rara tero.0.3% RE estas aldonita al gisita aluminio ZL10-serio alojσbde 205.9 MPa ĝis 274 MPa, kaj HB de 80 ĝis 108; Aldonante 0.42% Sc al 7005 alojoσbpliiĝis de 314MPa ĝis 414MPa,σ0.2pliiĝis de 282MPa ĝis 378MPa, la plastikeco pliiĝis de 6,8% ĝis 10,1%, kaj la alt-temperatura stabileco estis signife plibonigita; La kaj Ce povas signife plibonigi la superplastecon de la alojo. Aldonante 0.14% ~ 0.64% La al Al-6Mg-0.5Mn alojo pliigas la superplastecon de 430% ĝis 800% ~1000%; Sistema studo de Al Si-alojo montras, ke la cedebleco kaj finfina tirstreĉo de la alojo povas esti tre. plibonigita aldonante taŭgan kvanton da Sc.Fig. 3 montras la SEM-aspekton de tirstreĉa frakturo de Al-Si7-Mg0.8alojo, kiu indikas, ke ĝi estas tipa rompiĝema fenda frakturo sen RE, dum post kiam 0.3% RE estas aldonita, evidenta kavetstrukturo aperas en la frakturo, kiu indikas ke ĝi havas bonan fortikecon kaj ductilecon.
Fig. 3 Morfologio de Streĉa Frakturo
a. Ne aliĝis al RE;b. Aldonu 0,3% RE
02Efiko de Rara Tero sur Alttemperaturaj Propraĵoj de Alojoj
Aldonante certan kvanton darara teroen aluminia alojo povas efike plibonigi la alt-temperaturan oksidiĝan reziston de aluminia alojo. Aldonante 1% ~ 1,5% miksitajn maloftajn terojn al la gisita eŭtektika alojo Al Si pliigas la altan temperaturon forton je 33%, la alta temperaturo rompo-forto (300 ℃, 1000 horoj) je 44%, kaj la eluziĝorezisto kaj alta temperatura stabileco estas signife plibonigitaj; Aldonante La, Ce, Y kaj mischmetal por fandi Al Cu-alojoj povas plibonigi la alt-temperaturajn trajtojn de la alojoj;La rapide solidigita Al-8.4% Fe-3.4% Ce-alojo povas labori dum longa tempo sub 400 ℃, multe plibonigante la labortemperaturon de aluminia alojo;Sc estas aldonita al la Al Mg Si-alojo por formi Al3Sc-partikloj, kiuj ne facile disiĝas je alta temperaturo kaj koheras kun la matrico por alpingli la grenlimon, tiel ke la alojo konservas nerekristaligitan strukturon dum kalciado, kaj multe plibonigas la alt-temperaturajn ecojn de la alojo.
03 Efiko de Rara Tero sur Optikaj Propraĵoj de Alojoj
Aldono de rara tero en aluminian alojon povas ŝanĝi la strukturon de ĝia surfaca oksida filmo, farante la surfacon pli hela kaj bela. Kiam 0,12% ~ 0,25% RE estas aldonita al la aluminia alojo, la reflektiveco de la oksidita kaj kolora 6063-profilo estas ĝis. 92%; Kiam 0,1% ~ 0,3% RE estas aldonita al gisita aluminio-alojo de Al Mg, la alojo povas akiri la plej bonan surfacan finaĵon kaj brila fortikeco.
04 Efiko de Rara Tero sur Elektraj Propraĵoj de Alojoj
Aldoni RE al altpura aluminio estas malutila al la kondukteco de la alojo, sed la kondukteco povas esti plibonigita certagrade aldonante taŭgan RE al industria pura aluminio kaj Al Mg Si konduktiva alojoj.La eksperimentaj rezultoj montras, ke la kondukteco de aluminio. povas esti plibonigita je 2% ~ 3% aldonante 0,2% RE.Aldonante malgrandan kvanton da itria riĉa rara tero en Al Zr-alojo povas plibonigi la konduktivecon de la alojo, kiu estis adoptita de la plej multaj hejmaj drataj fabrikoj; Aldonu spuron de rara tero al altpura aluminio por fari foliokondensilon de Al RE. Kiam uzata en 25kV-produktoj, la kapacita indekso estas duobligita, la kapacito por unuo-volumo estas pliigita je 5 fojojn, la pezo estas reduktita je 47%, kaj la kondensilo-volumo estas signife reduktita.
05Efekto de Rara Tero sur Korodrezisto de Alojo
En iuj servaj medioj, precipe en ĉeesto de kloridaj jonoj, alojoj estas vundeblaj al korodo, fenda korodo, streĉa korodo kaj koroda laceco.Por plibonigi la korodan reziston de aluminiaj alojoj, multaj studoj estis faritaj. Oni trovas, ke aldoni taŭgan kvanton da rara tero al aluminiaj alojoj povas efike plibonigi ilian korodan reziston. La specimenoj faritaj per aldonado de malsamaj kvantoj de miksitaj raraj teroj (0,1% ~ 0,5%) al aluminio estis trempitaj en sala akvo kaj artefarita marakvo dum tri sinsekvaj jaroj. La rezultoj montras, ke aldoni malgrandan kvanton da raraj teroj al aluminio povas plibonigi la korodan reziston de aluminio, kaj la koroda rezisto en sala akvo kaj artefarita marakvo estas 24% kaj 32% pli alta ol tiu de aluminio, respektive; Uzante kemian vaporan metodon kaj aldonante. malofta tero plurkomponenta penetranto (La, Ce, ktp.), tavolo de rara tero konvertiĝo filmo povas esti formita sur la surfaco de 2024 alojo, farante la surfacon elektroda potencialo de aluminia alojo tendencas esti unuforma, kaj plibonigi la reziston al intergranula korodo kaj streĉa korodo; Aldono de La al alta Mg-aluminia alojo povas signife plibonigi la kontraŭmaran korodan kapablon de la alojo; Aldonante 1,5% ~ 2,5% Nd al aluminiaj alojoj. povas plibonigi la alt-temperaturan agadon, aeran hermetikecon kaj korodan reziston de la alojoj, kiuj estas vaste uzataj kiel aerospacaj materialoj.
◆ ◆ Prepara teknologio de maloftaj tero aluminio alojo ◆ ◆
Rara tero estas plejparte aldonita en la formo de spurelementoj en aluminiaj alojoj kaj aliaj alojoj. Rara tero havas altan kemian aktivecon, altan frostopunkton, kaj estas facile oksigenebla kaj brulebla ĉe altaj temperaturoj. Ĉi tio kaŭzis iujn malfacilaĵojn en la preparado kaj aplikado de maloftaj teraj aluminio-alojoj.En la longdaŭra eksperimenta esplorado, homoj daŭre esploras la preparmetodojn de maloftaj teraj aluminio-alojoj.Nuntempe, la ĉefaj produktaj metodoj por prepari maloftajn terajn aluminiajn alojojn. estas miksanta metodo, fandita salo elektrolizo metodo kaj aluminothermic redukto metodo.
01 Miksanta metodo
Miksa fandmetodo estas aldoni maloftan teron aŭ miksitan maloftan metalon en alt-temperaturan aluminian likvaĵon proporcie por fari majstran alojon aŭ aplikan alojon, kaj poste fandi la majstran alojon kaj la restantan aluminion laŭ la kalkulita poŝmono kune, plene movi kaj rafini. .
02 Elektrolizo
La elektroliza metodo de fandita salo estas aldoni maloftan teran oksidon aŭ maloftan teran salon en la industrian aluminian elektrolizan ĉelon kaj elektrolizi per aluminio-oksido por produkti maloftan teran aluminian alojon.Fandita salo-elektroliza metodo disvolviĝis relative rapide en Ĉinio. Ĝenerale, estas du manieroj, nome, likva katoda metodo kaj elektroliza eŭtektoida metodo. Nuntempe, estis evoluigite, ke rarateraj kunmetaĵoj povas esti rekte aldonitaj al industriaj aluminiaj elektrolizaj ĉeloj, kaj rarateraj aluminio-alojoj povas esti produktitaj per elektrolizo de kloridaj fandaĵoj per eŭtektoida metodo.
03 Aluminoterma redukta metodo
Ĉar aluminio havas fortan reduktan kapablon, kaj aluminio povas formi diversajn intermetalajn kunmetaĵojn kun rara tero, aluminio povas esti uzata kiel reduktanta agento por prepari maloftajn aluminiajn alojojn. La ĉefaj kemiaj reakcioj estas montritaj en la sekva formulo:
RE2O3+ 6Al→2REAl2+ Al2O3
Inter ili, malofta tera oksido aŭ malofta tero riĉa skorio povas esti uzata kiel rara tero krudmaterialo; La reduktanta agento povas esti industria pura aluminio aŭ silicia aluminio; La redukta temperaturo estas 1400 ℃ ~ 1600 ℃. En la frua etapo, ĝi estis portita. ekstere sub la kondiĉo de la ekzisto de hejta agento kaj fluo, kaj alta reduktotemperaturo kaŭzus multajn problemojn;En la lastaj jaroj, esploristoj evoluigis novan aluminotermian redukta metodo. Je pli malalta temperaturo (780 ℃), la aluminoterma redukta reago finiĝas en la sistemo de natria fluorido kaj natria klorido, kio evitas la problemojn kaŭzitajn de la originala alta temperaturo.
◆ ◆ Apliko progreso de rara tero aluminio alojo ◆ ◆
01 Apliko de rara tero aluminia alojo en elektra industrio
Pro la avantaĝoj de bona konduktiveco, granda nuna portanta kapablo, alta forto, eluziĝorezisto, facila prilaborado kaj longa funkcidaŭro, malofta tera aluminio-alojo povas esti uzata por fabriki kablojn, suprajn transmisiajn liniojn, dratajn kernojn, glitajn dratojn kaj maldikaj dratoj por specialaj celoj.Aldoni malgrandan kvanton da RE en la sistemo de alojo Al Si povas plibonigi la konduktivecon, kio estas ĉar la silicio en la aluminia alojo estas malpura elemento kun alta enhavo, kiu havas pli granda efiko sur la elektraj propraĵoj. Aldonante taŭgan kvanton da rara tero povas plibonigi la ekzistantan morfologion kaj distribuadon de silicio en la alojo, kio povas efike plibonigi la elektrajn ecojn de aluminio; Aldonante malgrandan kvanton da itrio aŭ itrio riĉa miksita rara tero en la varmegan aluminialoja drato. povas ne nur konservi bonan alt-temperaturan agadon, sed ankaŭ plibonigi la konduktivecon; Rara tero povas plibonigi la tirreziston, varmegan reziston kaj korodan reziston de aluminialojo-sistemo. Kabloj kaj konduktiloj faritaj el rara tera aluminio-alojo povas pliigi la daŭron de kabloturo kaj plilongigi la funkcidaŭron de kabloj.
02Apliko de rara tero aluminia alojo en konstruindustrio
6063 aluminia alojo estas la plej vaste uzata en la konstrua industrio. Aldonante 0,15% ~ 0,25% maloftajn terojn povas signife plibonigi la kiel gisitan strukturon kaj pretigan strukturon, kaj povas plibonigi la eltrudan agadon, varmotraktan efikon, mekanikajn proprietojn, korodan reziston, surfacan traktadon kaj kolortonon. Oni trovas, ke rara tero estas. ĉefe distribuita en 6063 aluminia alojoα-Al neŭtraligas la fazlimon, grajnan limon kaj interdendritajn, kaj ili estas solvita en kunmetaĵoj aŭ ekzistas en la formo de kunmetaĵoj por rafini la dendritan strukturon kaj grajnojn, tiel ke la grandeco de la nesolvita eŭtektiko kaj la grandeco de la kaveto en la kaveta areo fariĝas signife pli malgranda, la distribuo estas unuforma, kaj la denseco pliiĝas, tiel ke la diversaj propraĵoj de la alojo estas plibonigitaj en diversaj gradoj. Ekzemple, la forto de la profilo pliiĝas je pli ol 20%, la plilongiĝo pliiĝas je 50%, kaj la koroda rapideco malpliiĝas je pli ol dufoje,La dikeco de la oksida filmo pliiĝas je 5% ~ 8%, kaj la kolora propraĵo pliiĝas je ĉirkaŭ 3%. Sekve, RE-6063 alojaj konstruaj profiloj estas vaste uzataj.
03Apliko de rara tero aluminia alojo en ĉiutagaj produktoj
Aldonante spuron de maloftaj tero al pura aluminio kaj Al Mg-serio aluminio-alojoj por ĉiutaga uzo aluminio produktoj povas signife plibonigi la mekanikaj propraĵoj, profunda tirado proprieto kaj koroda rezisto. aluminiaj meblosubtenoj, aluminiaj bicikloj kaj hejm-aparataj partoj el Al Mg RE-alojo havas pli ol duoble la koroda rezisto, 10% ~ 15% pezo-redukto, 10% ~ 20% pliigo de rendimento, 10% ~ 15% produktadkosto-redukto, kaj pli bona profunda desegno kaj profunda prilaborado agado kompare kun aluminialojo produktoj sen rara tero.Nuntempe, la ĉiutaga necesaĵoj de maloftaj teraj aluminio-alojo estis vaste uzataj, kaj la produktoj signife pliiĝis, kaj estas bone venditaj en la enlandaj kaj eksterlandaj merkatoj.
04 Apliko de rara tero aluminia alojo en aliaj aspektoj
Aldonante kelkajn milonojn da rara tero en la plej vaste uzata Al Si-serio gisanta alojo povas signife plibonigi la maŝinan agadon de la alojo. Multaj markoj de produktoj estis uzataj en aviadiloj, ŝipoj, aŭtoj, dizelmotoroj, motorcikloj kaj kirasaj veturiloj (piŝto, rapidumujo, cilindro, instrumentado kaj aliaj partoj).En esplorado kaj aplikado, oni trovas, ke Sc estas la plej efika elemento por optimumigi la strukturon kaj ecojn de aluminiaj alojoj. Ĝi havas fortan dispersfortigon, grenan rafinadon plifortigon, solvan plifortigon kaj mikroalojajn plifortigajn efikojn sur aluminio, kaj povas plibonigi la forton, malmolecon, plastikecon, fortikecon, korodan reziston, varmegan reziston ktp de alojoj.Sc Al-serio-alojoj estis uzataj en altteknologiaj industrioj kiel aerospaco, ŝipoj, altrapidaj trajnoj, malpezaj veturiloj, ktp.C557Al Mg Zr Sc-serio skandio-aluminia alojo evoluigita de NASA havas altan forton kaj altan temperaturon kaj malaltan temperaturon stabilecon kaj estis aplikita al aviadila fuzelaĝo kaj aviadilaj strukturaj partoj; La 0146Al Cu Li Sc alojo evoluigita de Rusio estis aplikita al la kriogena benzinujo de kosmoŝipo.
El Volumo 33, Numero 1 de Rara Tero de Wang Hui, Yang An kaj Yun Qi
Afiŝtempo: Jul-05-2023