La aplicación detierra raraEn la fundición de aleación de aluminio se llevó a cabo antes en el extranjero. Aunque China comenzó la investigación y la aplicación de este aspecto solo en la década de 1960, se ha desarrollado rápidamente. Se ha realizado mucho trabajo desde la investigación del mecanismo hasta la aplicación práctica, y se han realizado algunos logros. Con la adición de elementos de tierras raras, las propiedades mecánicas, las propiedades de fundición y las propiedades eléctricas de las aleaciones de aluminio han mejorado enormemente.
◆ ◆ Mecanismo de acción de tierras raras en aluminio y aleación de aluminio ◆ ◆
La tierra rara tiene una alta actividad química, una disposición de capa de electrones de bajo potencial y especial, y puede interactuar con casi todos los elementos.lantano), CE (cerio), Y (itrio) y SC (escandio). A menudo se agregan al líquido de aluminio con modificadores, agentes nucleados y agentes de desgasificación, que pueden purificar la fusión, mejorar la estructura, refinar el grano, etc.
01Purificación de tierras raras
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 La velocidad del agujero de agujero y la porosidad (ver Figura 1b), y la reducción de inclusiones y elementos dañinos. proceso, para lograr el propósito de purificar líquido de aluminio.
La práctica ha demostrado que la tierra rara tiene el efecto de reducir el contenido de hidrógeno, oxígeno y azufre en aleaciones de aluminio y aluminio. Agregar 0.1% ~ 0.3% RE en líquido de aluminio es útil para eliminar mejor las impurezas dañinas, refinar las impurezas o cambiar su morfología, a fin de refinar y distribuir uniformemente los granos; además, RE y impurezas dañinas con un punto binario de bajo punto de fusión, como RES, REPB, que se caracterizan por el punto de fusión alto, bajo densidad de densidad, y las propiedades químicas estables, y pueden ser flotados, y pueden ser uniformes, y se redon Purificación de líquido de aluminio; las partículas finas restantes se convierten en núcleos heterogéneos de aluminio para refinar los granos.
Fig. 1 Morfología SEM de 7075 aleación sin re y w (re) = 0.3%
a. Re no se agrega; b. Agregar w (re) = 0.3%
02Metamorfismo de tierras raras
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 relativamente activo. La fusión en el líquido de aluminio es muy fácil de llenar los defectos superficiales de la fase de aleación, lo que reduce la tensión superficial en la interfaz entre las fases nuevas y antiguas, y mejora la tasa de crecimiento del núcleo de cristal; al mismo tiempo, también puede formar una película de superficie activa entre los granos y el líquido fundido para evitar el crecimiento de las generaciones generadas y refinar la estructura de la aleación (ver Figura 2B).
Fig. 2 Microestructura de aleaciones con una adición diferente
a. La dosis es 0; b. La adición de RE es 0.3%; c. La adición de RE es 0.7%
Después de agregar elementos de tierras raras, los granos de la fase (Al) comenzaron a ser más pequeños, lo que desempeñó un papel en la refinación de granos α (Al) transformados en una pequeña forma de rosa o varilla, cuando el contenido de tierras raras es 0.3%α El tamaño de grano de (al) es el más pequeño, y aumenta gradualmente con el aumento de la tierra rara. Un cierto período de tiempo, la tierra rara desempeñará el papel más grande en el metamorfismo. Además, el número de núcleos de cristal de los compuestos formados por aluminio y tierras raras aumenta enormemente cuando el metal cristaliza, lo que también hace refinar la estructura de aleación. La investigación muestra que la tierra rara tiene un buen efecto de modificación en la aleación de aluminio.
03 Microalloying Efecto de tierras raras
La tierra rara existe principalmente en aleaciones de aluminio y aluminio en tres formas: solución sólida en la matriz α (AL); segregación en el límite de fase, límite de grano y límite de dendrita; solución sólida en o en la forma de compuesto. Los efectos de fortalecimiento de la tierra rara en las aleaciones de aluminio incluyen principalmente el refinamiento de la grano, el fortalecimiento de la solución finita y el fortalecimiento de la fase de tierras raras de la tierras raras.
La forma de existencia de tierras raras en la aleación de aluminio y aluminio está estrechamente relacionada con su cantidad de adición. En general, cuando el contenido de RE es inferior al 0.1%, el papel de RE es principalmente un fortalecimiento del grano fino y el fortalecimiento de la solución finita; cuando el contenido de RE es 0.25%~ 0.30%, RE y Al forman un gran número de esféricos o de varilla esférica o de la varilla corta como las estructuras intermetálicas, que aparecen en la tierras raras, que se distribuyen raras, que se distribuyen raras, que se distribuyen a la tierra, que se distribuyen a la tierra rara, que se distribuyen a la tierra rara, que se distribuyen, que se distribuyen a la tierra, que se distribuyen a la tierra rara, que se distribuyen a la tierra rara, que se distribuyen, que se distribuyen a la tierras raras, que se distribuyen, que se distribuyen a la tierras raras, que se distribuyen. Efectos de aleación como el fortalecimiento de la segunda fase.
◆ ◆ Efecto de tierras raras en las propiedades de la aleación de aluminio y aluminio ◆◆
01 Efecto de la tierra rara en las propiedades mecánicas integrales de la aleación
La resistencia, la dureza, el alargamiento, la resistencia a la fractura, la resistencia al desgaste y otras propiedades mecánicas integrales de la aleación se pueden mejorar al agregar una cantidad apropiada de tierras raras. 0.3% RE se agrega al aluminio fundido ZL10 ALLOYOCA.bde 205.9 MPa a 274 MPa, y Hb de 80 a 108; agregando 0.42% SC a 7005 Aloyσbaumentó de 314MPA a 414MPA, σ0.2Aumentado de 282MPa a 378MPA, la plasticidad aumentó de 6.8% a 10.1%, y la estabilidad de alta temperatura mejoró significativamente; LA y CE pueden mejorar significativamente la superplasticidad de la aleación. Agregar 0.14%~ 0.64%LA a AL-6MG-0.5MN La aleación aumenta la superplasticidad del 430%al 800%~ 1000%; un estudio sistemático de la aleación de Al Si muestra que la resistencia de rendimiento y la resistencia a la tracción final de la aleación se puede mejorar enormemente al agregar una cantidad apropiada de SC.FIG. 3 muestra la aparición SEM de fractura por tracción de al-Si7-mg0.8aleación, que indica que es una fractura típica de escisión quebradiza sin RE, mientras que después de que se agrega 0.3% de RE, aparece una estructura de hoyuelos obvia en la fractura, lo que indica que tiene buena resistencia y ductilidad.
Fig. 3 Morfología de fractura por tracción
a. No unido re; b. Agregar 0.3% re
02Efecto de la tierra rara en las propiedades de alta temperatura de las aleaciones
Agregando una cierta cantidad detierra raraen la aleación de aluminio puede mejorar de manera efectiva la resistencia a la oxidación de alta temperatura de la aleación de aluminio. Agradezca el 1%~ 1.5%de tierra rara mixta a la aleación de la altina de algodón de fundición aumenta la alta resistencia a la temperatura en un 33%, la alta temperatura ruptura de la resistencia (300 ℃, 1000 horas) en 44%, y la resistencia al desgaste y la alta temperatura se mejoran significativamente; Agregue la CE, CE, y desembolsan y desembolsan en 44%a la altura de la resistencia y la altura de la altura de la altura de la costa y la agitación, y el ceñido de la altura y la altura de la altura y el desembolso a la altura de la costa y el desembols. Las aleaciones pueden mejorar las propiedades de alta temperatura de las aleaciones; la aleación AL-8.4% FE-3.4% de CE de AL-8.4% rápidamente solidificada puede funcionar durante mucho tiempo por debajo de 400 ℃, mejorando en gran medida la temperatura de trabajo de la aleación de aluminio; SC se agrega a la aleación Al Mg Si para formar Al.3Las partículas de SC que no son fáciles de engranarse a alta temperatura y cohere con la matriz para fijar el límite de grano, de modo que la aleación mantenga una estructura no precristalizada durante el recocido, y mejora enormemente las propiedades de alta temperatura de la aleación.
03 Efecto de la tierra rara en las propiedades ópticas de las aleaciones
Agregar tierras raras a la aleación de aluminio puede cambiar la estructura de su película de óxido de superficie, haciendo que la superficie sea más brillante y hermosa. Cuando 0.12%~ 0.25%RE se agrega a la aleación de aluminio, la reflectividad del perfil 6063 oxidado y coloreado es hasta 92%; cuando el 0.1%~ 0.3%re se agrega al aluminio de aluminio con cásano Almg.
04 Efecto de la tierra rara en las propiedades eléctricas de las aleaciones
Agregar RE al aluminio de alta pureza es perjudicial para la conductividad de la aleación, pero la conductividad se puede mejorar en cierta medida al agregar RE apropiado al aluminio puro industrial y al mg si las aleaciones conductivas. Según la mayoría de las fábricas de alambre doméstico; agregue traza de tierra rara al aluminio de alta pureza para hacer un condensador de aluminio. Cuando se usa en productos de 25kV, el índice de capacitancia se duplica, la capacidad por unidad de volumen aumenta 5 veces, el peso se reduce en un 47%y el volumen del condensador se reduce significativamente.
05Efecto de la tierra rara en la resistencia a la corrosión de la aleación
En algunos entornos de servicio, especialmente en presencia de iones de cloruro, las aleaciones son vulnerables a la corrosión, la corrosión de la grieta, la corrosión del estrés y la fatiga de la corrosión. En el orden para mejorar la resistencia a la corrosión de las aleaciones de aluminio, se han llevado a cabo muchos estudios. Se encuentra que agregar una cantidad apropiada de tierras raras a las aleaciones de aluminio puede mejorar efectivamente su resistencia a la corrosión. Las muestras hechas al agregar diferentes cantidades de tierras raras mixtas (0.1%~ 0.5%) al aluminio se empaparon en salmuera y agua de mar artificial durante tres años consecutivos. 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 El potencial de la aleación de aluminio tiende a ser uniforme, y mejorar la resistencia a la corrosión intergranular y la corrosión del estrés; agregar LA a la aleación de aluminio de aluminio alto puede mejorar significativamente la capacidad de corrosión anti marina de la aleación; agregar 1.5% ~ 2.5% ND a las aleaciones de aluminio puede mejorar el rendimiento de la temperatura alta, la resistencia a la aeropatitud y la resistencia de las aerotancías, lo que la aeropacia, lo que usan los materiales de la aerodinción.
◆ ◆ Tecnología de preparación de aleación de aluminio de tierras raras ◆ ◆
La tierra rara se agrega principalmente en forma de elementos traza en aleaciones de aluminio y otras aleaciones. La tierra rara tiene una alta actividad química, un alto punto de fusión y es fácil de oxidar y quemarse a altas temperaturas. Esto ha causado ciertas dificultades en la preparación y aplicación de aleaciones de aluminio de tierras raras. En la investigación experimental a largo plazo, las personas continúan explorando los métodos de preparación de las aleaciones de aluminio de tierras raras. En el presente, los principales métodos de producción para preparar aleaciones de aluminio de tierras raras son el método de mezcla, el método de electrolisis de sal moldeada y el método de reducción aluminotérmica.
01 Método de mezcla
El método de fusión mixta es agregar tierras raras o metal de tierras raras mixtas en líquido de aluminio de alta temperatura en proporción para hacer aleación maestra o aleación de aplicación, y luego derretir la aleación maestra y el aluminio restante de acuerdo con la asignación calculada, revolver y refinar completamente.
02 Electrólisis
El método de electrólisis de sal fundida es agregar óxido de tierra rara o sal de tierra rara en la célula electrolítica de aluminio industrial y electrolizar con óxido de aluminio para producir aleación de aluminio de tierra rara. En general, hay dos maneras, a saber, el método de cátodo líquido y el método de eutectoideo electrolítico. En la actualidad, se ha desarrollado que los compuestos de tierras raras se pueden agregar directamente a las células electrolíticas de aluminio industrial, y se pueden producir aleaciones de aluminio de tierras raras mediante la electrólisis de los fundidos de cloruro mediante el método eutectoideo.
03 Método de reducción aluminotérmica
Debido a que el aluminio tiene una fuerte capacidad de reducción, y el aluminio puede formar una variedad de compuestos intermetálicos con tierras raras, el aluminio puede usarse como agente reductor para preparar aleaciones de aluminio de tierras raras. Las principales reacciones químicas se muestran en la siguiente fórmula:
RE2O3+ 6al → 2Real2+ Al2O3
Entre ellos, el óxido de tierras raras o la escoria rica de tierras raras se pueden usar como materias primas de tierras raras; el agente reductor puede ser aluminio puro industrial o aluminio de silicio; la temperatura de reducción es 1400 ℃ ~ 1600 ℃. En la etapa inicial, se llevó a cabo bajo la condición de la existencia de agente de calentamiento y flujo, y la alta temperatura de reducción causaría muchos problemas; en los últimos años, los investigadores han desarrollado un nuevo alquiler de alquileres. A una temperatura más baja (780 ℃), la reacción de reducción aluminotérmica se completa en el sistema de fluoruro de sodio y cloruro de sodio, lo que evita los problemas causados por la temperatura alta original.
◆ ◆ Progreso de la aplicación de aleación de aluminio de tierras raras ◆ ◆
01 Aplicación de aleación de aluminio de tierras raras en la industria de la energía
Debido a las ventajas de una buena conductividad, se puede utilizar una gran capacidad de carga de corriente, alta resistencia, resistencia al desgaste, fácil procesamiento y larga vida útil, aleación de aluminio de tierra rara para fabricar cabañas, líneas de transmisión aérea, núcleos de alambre, cables de deslizamiento y cables delgados para fines especiales. Un mayor impacto en las propiedades eléctricas. Agregar una cantidad apropiada de tierras raras puede mejorar la morfología y la distribución existentes de silicio en la aleación, lo que puede mejorar efectivamente las propiedades eléctricas del aluminio; agregar una pequeña cantidad de Yttrium o Yttrium rica en riqueza rara en la tierra rara en la resistencia al aluminio resistente al calor y al cable de la aleación de aluminio y no solo puede mantener un buen rendimiento de altaje de temperatura. Los cables y conductores hechos de aleación de aluminio de tierra rara pueden aumentar el tramo de la torre de cable y extender la vida útil de los cables.
02Aplicación de aleación de aluminio de tierras raras en la industria de la construcción
6063 La aleación de aluminio es la más utilizada en la industria de la construcción. Agregar 0.15% ~ 0.25% de tierra rara puede mejorar significativamente la estructura de fundición y la estructura de procesamiento de AS, y puede mejorar el rendimiento de la extrusión, el efecto del tratamiento térmico, las propiedades mecánicas, la resistencia a la corrosión, el rendimiento del tratamiento de la superficie y el tono de color. Refina la estructura y los granos de dendrita, de modo que el tamaño del eutéctico no disuelto y el tamaño del hoyuelo en el área del hoyuelo se vuelvan significativamente más pequeños, la distribución es uniforme y la densidad aumenta, de modo que las diversas propiedades de la aleación mejoran a los grados variables. Por ejemplo, la resistencia del perfil aumenta en más del 20%, la alargamiento aumenta en un 50%y la tasa de corrosión se reduce en más de dos veces, el grosor de la película de óxido aumenta en un 5%~ 8%, y la propiedad de coloración aumenta en aproximadamente un 3%.
03Aplicación de aleación de aluminio de tierras raras en productos diarios
Adding trace rare earth to pure aluminum and Al Mg series aluminum alloys for daily use aluminum products can significantly improve the mechanical properties, deep drawing property and corrosion resistance.The daily necessities such as aluminum pots, aluminum pans, aluminum plates, aluminum lunch boxes, aluminum furniture supports, aluminum bicycles, and home appliance parts made of Al Mg RE alloy have more than twice the corrosion resistance, 10% ~ 15% Reducción de peso, 10% ~ 20% de aumento de rendimiento, 10% ~ 15% de reducción de costos de producción y un mejor dibujo profundo y rendimiento de procesamiento profundo en comparación con los productos de aleación de aluminio sin tierras raras. En la presente, las necesidades diarias de la aleación de aluminio de tierras raras se han utilizado ampliamente, y los productos han aumentado significativamente, y se venden bien en los mercados domésticos y extranjeros.
04 Aplicación de aleación de aluminio de tierras raras en otros aspectos
Agregar unas pocas milésimas de tierras raras en la aleación de fundición de la serie Al Si más utilizada puede mejorar significativamente el rendimiento de mecanizado de la aleación. Se han utilizado muchas marcas de productos en aviones, barcos, automóviles, motores diesel, motocicletas y vehículos blindados (pistón, caja de cambios, cilindro, instrumentación y otras piezas). En la investigación y la aplicación, se encuentra que SC es el elemento más efectivo para optimizar la estructura y las propiedades de las aleaciones de aluminio. Tiene un fuerte fortalecimiento de la dispersión, fortalecimiento del refinamiento de grano, fortalecimiento de la solución y efectos de fortalecimiento de microalloy en el aluminio, y puede mejorar la resistencia, la dureza, la plasticidad, la tenacidad, la resistencia a la corrosión, la resistencia al calor, etc. de las aleaciones de la serie de la serie Al aluminio de alta tech, como el aluminio, los buques de aluminio, los buques de altán, los trenes de alta velocidad, los vehículos ligeros, etc.C5557al MGAL cicultorios cicatrizas cicatrices cicatrones. por la NASA tiene alta resistencia y alta temperatura y estabilidad de baja temperatura y se ha aplicado al fuselaje de aeronaves y las partes estructurales de la aeronave; la aleación 0146al Cu Li SC desarrollada por Rusia se ha aplicado al tanque de combustible criogénico de la nave espacial.
Del volumen 33, número 1 de tierras raras por Wang Hui, Yang An y Yun Qi
Tiempo de publicación: Jul-05-2023