ren aplikazioalur arraroagaldaketan aluminio aleazioa lehenago egiten zen atzerrian. Txinak 1960ko hamarkadan bakarrik hasi bazuen ere alderdi honen ikerketa eta aplikazioa, azkar garatu da. Lan asko egin da mekanismoen ikerketatik aplikazio praktikora, eta lorpen batzuk egin dira.Lur arraroen elementuak gehituta, aluminio-aleazioen propietate mekanikoak, galdaketa-propietateak eta propietate elektrikoak asko hobetu dira.Eremuan. material berriek, lur arraroen elementuen propietate optiko, elektriko eta magnetiko aberatsek ere eginkizun garrantzitsua dute lur arraroen material magnetiko iraunkorrak, lur arraroak argi-igortzen dituzten materialak, lur arraroak hidrogenoa biltegiratzeko materialak egiteko, etab.
◆ ◆ Lur arraroen akzio-mekanismoa aluminioan eta aluminio-aleazioan ◆ ◆
Lur arraroak jarduera kimiko handia, potentzial baxua eta elektroi geruzen antolamendu berezia ditu, eta ia elementu guztiekin elkarreragin dezakete. Aluminio eta aluminio aleazioetan erabili ohi diren lur arraroek La (lantanoa), Ce (zerioa), Y (itrioa) eta Sc (eskandioa). Askotan aluminiozko likidoan gehitzen dira modifikatzaileekin, nukleatzaileekin eta desgasifikatzaileekin, eta horrek urtua arazteko, egitura hobetu, alea findu, etab.
01Lur arraroen arazketa
Aluminio-aleazioa urtzean eta galdaketan gas eta oxido-inklusio-kopuru handia (nagusiki hidrogenoa, oxigenoa eta nitrogenoa) sartuko denez, galdaketan zuloak, pitzadurak, inklusioak eta bestelako akatsak gertatuko dira (ikus 1a. irudia), murrizten. aluminiozko aleazioaren indarra. Lur arraroen arazketa-efektua aluminio urtuaren hidrogeno-edukiaren murrizketa nabarmenean agertzen da batez ere, estenopearen tasa eta porositatea (ikus 1b irudia), eta inklusioen eta elementu kaltegarrien murrizketa.Arrazoi nagusia da lur arraroak hidrogenoarekin afinitate handia duela, hidrogenoa kantitate handietan xurgatu eta disolbatu dezakeela eta konposatu egonkorrak eratu, burbuilarik sortu gabe, horrela, aluminioaren hidrogeno-edukia eta porositatea nabarmen murrizten dira;Lur arraroek eta nitrogenoek konposatu erregogorrak sortzen dituzte, gehienbat zepa moduan kentzen direnak. galdaketa prozesua, aluminio likidoa arazteko helburua lortzeko.
Praktikak frogatu du lur arraroak aluminio eta aluminio aleazioetan hidrogeno, oxigeno eta sufre edukia murrizteko eragina duela. Aluminio likidoan % 0,1 ~ % 0,3 RE gehitzea lagungarria da ezpurutasun kaltegarriak hobeto kentzeko, ezpurutasunak fintzeko edo haien morfologia aldatzeko, aleak fintzeko eta uniformeki banatzeko; Horrez gain, RE eta urtze-puntu baxuko ezpurutasun kaltegarriek konposatu bitarrak osatzen dituzte, esaterako. RES, REA eta REPb, urtze-puntu altua, dentsitate baxua eta propietate kimiko egonkorrak dituzten ezaugarriak, eta izan daitezke. flotatzen da, zepak eratzeko eta kendu, eta horrela aluminio likidoa arazteko; Gainerako partikula finak aluminiozko nukleo heterogeneo bihurtzen dira aleak fintzeko.
1. irudia 7075 aleazioaren SEM morfologia RE gabe eta w (RE)=%0,3
a. RE ez da gehitzen;b. Gehitu w (RE)=% 0,3
02Lur arraroen metamorfismoa
Lur arraroen aldaketa aleak eta dendritak fintzean agertzen da batez ere, T2 fase lamelar lodiaren agerpena galaraziz, kristal primarioan banatutako fase masibo lodia ezabatuz eta fase esferikoa eratuz, aleen mugan zerrenda eta zatien konposatuak nabarmen murrizten dira. (ikus 2. irudia).Orokorrean, lur arraroen atomoen erradioa aluminio atomoena baino handiagoa da, eta bere propietateak nahiko aktiboak dira. Aluminio likidoan urtzea oso erraza da aleazio-fasearen gainazaleko akatsak betetzea, eta horrek fase berrien eta zaharren arteko interfazean gainazaleko tentsioa murrizten du eta kristal-nukleoaren hazkuntza-tasa hobetzen du; Aldi berean, gainazal bat ere sor dezake. aleen eta urtutako likidoaren arteko film aktiboa, sortutako aleen hazkuntza saihesteko eta aleazio-egitura fintzeko (ikus 2b irudia).
2. irudia RE gehiketa ezberdina duten aleazioen mikroegitura
a. RE dosia 0;b. RE gehikuntza %0,3koa da;c. RE gehikuntza % 0,7 da
Lur arraroen elementuak gehitu ondorenα(Al) faseko aleak txikitzen hasi ziren, eta horrek papera izan zuen aleak fintzeanα(Al) arrosa edo hagatxo forma txiki batean eraldatuta, lur arraroen edukia %0,3koa deneanα(Al) alearen tamaina. ) fasea txikiena da, eta pixkanaka-pixkanaka handitzen da lur arraroen edukia gehiago handitu ahala. Esperimentuek frogatu dute lur arraroen metamorfismorako inkubazio-aldi jakin bat dagoela, eta altua mantentzen denean bakarrik. tenperatura denbora-tarte jakin batean, lur arraroak izango du protagonismorik handiena metamorfismoan.Gainera, aluminioak eta lur arraroak osatutako konposatuen kristal-nukleoen kopurua asko handitzen da metala kristalizatzean, eta horrek ere aleazio-egitura findu egiten du. Ikerketak erakusten du lur arraroak aldaketa efektu ona duela aluminiozko aleazioan.
03 Lur arraroen mikroaleazio-efektua
Lur arraroak hiru formatan daude batez ere aluminio eta aluminio aleazioetan: disoluzio solidoa matrizean α (Al); Segregazioa fase-mugan, ale-mugan eta dendrita-mugan; Disoluzio solidoa konposatu moduan edo konposatu moduan. aluminio-aleazioak, batez ere, aleak fintzea indartzea, irtenbide finitua indartzea eta lur arraroen konposatuen bigarren fasea sendotzea dira.
Lur arraroen existentzia aluminioan eta aluminio-aleazioetan oso lotuta dago bere gehigarri kopuruarekin. Orokorrean, RE edukia % 0,1 baino txikiagoa denean, REren eginkizuna ale fina sendotzea eta soluzio finitua indartzea da; RE edukia % 0,25 ~ % 0,30 denean, RE eta Al-ek hagaxka esferiko edo laburren kopuru handia osatzen dute metalen arteko konposatu bezala. , ale edo ale-mugan banatzen direnak, eta dislokazio kopuru handi bat, ale fineko egitura esferoidizatuak eta lur arraroen konposatu sakabanatuak agertzen dira, eta horrek mikro aleazio-efektuak sortuko ditu, hala nola bigarren fasearen indartzea.
◆ ◆ Lur arraroen eragina aluminioaren eta aluminio-aleazioaren propietateetan ◆◆
01 Lur arraroen eragina aleazioaren propietate mekaniko integraletan
Aleazioaren indarra, gogortasuna, luzapena, haustura-gogotasuna, higadura-erresistentzia eta beste propietate mekaniko integralak hobetu daitezke lur arraroen kopuru egokia gehituz.b205,9 MPa-tik 274 MPa-ra, eta HB 80-tik 108-ra;% 0,42 Sc gehitzea 7005 aleazio-rab314MPa-tik 414MPa-ra igo zen,σ0.2282MPa-tik 378MPa-ra igo zen, plastikotasuna % 6,8tik % 10,1era handitu zen eta tenperatura altuko egonkortasuna nabarmen hobetu zen; La eta Ce-k aleazioaren superplastikotasuna nabarmen hobetu dezakete. Al-6Mg-0.5Mn aleazioari % 0,14 ~ % 0,64 La gehitzeak superplastikotasuna % 430etik % 800 ~ % 1000era areagotzen du; Al Si aleazioaren azterketa sistematiko batek erakusten du aleazioaren eten-indarra eta azken trakzio-erresistentzia asko izan daitezkeela. Sc kopuru egoki bat gehituz hobetu da. 3. irudiak Al-Si7-Mg-ren trakzio-hausturaren SEM itxura erakusten du0,8aleazioa, haustura hauskor tipikoa dela RE gabe, eta % 0,3 RE gehitu ondoren, hausturan dimple egitura nabaria agertzen da, eta horrek gogortasun eta harikortasun ona duela adierazten du.
3. irudia Trakzio-hausturaren morfologia
a. RE batu gabe;b. Gehitu % 0,3 RE
02Lur arraroen eragina aleazioen tenperatura altuko propietateetan
kopuru jakin bat gehitzealur arraroaaluminio-aleazioan aluminio-aleazioaren tenperatura altuko oxidazio-erresistentzia eraginkortasunez hobetu daiteke. Al Si aleazio eutektikoari lur arraro mistoa % 1 ~ % 1,5 gehitzeari tenperatura altuko indarra % 33 handitzen da, tenperatura altuko haustura-indarra (300 ℃, 1000 ordu) % 44, eta higadura-erresistentzia eta tenperatura altuko egonkortasuna nabarmen hobetzen dira; La, Ce, Y eta gehituz. Al Cu aleazio mischmetal-ak aleazioen tenperatura altuko propietateak hobetu ditzake; Azkar solidotutako Al-8,4% Fe-3,4% Ce aleazioak denbora luzez lan egin dezake 400 ℃ baino gutxiagotik, aluminiozko aleazioen lan-tenperatura asko hobetuz; Sc Al Mg Si aleazioari gehitzen zaio Al eratzeko3Tenperatura altuan loditzen ez diren eta matrizearekin koheretzen diren Sc partikulak alearen muga finkatzeko, aleazioak errekostea zehar kristalizatu gabeko egitura mantentzen du eta aleazioaren tenperatura altuko propietateak asko hobetzen ditu.
03 Lur arraroen eragina aleazioen propietate optikoetan
Lur arraroak aluminio-aleazioan gehitzeak bere gainazaleko oxido-filmaren egitura alda dezake, gainazala distiratsuagoa eta ederragoa bihurtuz. Aluminio-aleazioari % 0,12 ~ % 0,25 RE gehitzen zaionean, 6063 profil oxidatu eta koloreztatuaren isladagarritasuna gehienezkoa da. % 92; % 0,1 ~ % 0,3 RE gehitzen zaionean Al Mg aluminiozko aleazioari, aleazioak gainazaleko akabera onena lor dezake eta distira iraunkortasuna.
04 Lur arraroen eragina aleazioen propietate elektrikoetan
Apurtasun handiko aluminioari RE gehitzea kaltegarria da aleazioaren eroankortasunerako, baina eroankortasuna neurri batean hobetu daiteke aluminio puru industrialari eta Al Mg Si aleazio eroaleei RE egokia gehituz. Emaitza esperimentalek erakusten dute aluminioaren eroankortasuna. % 2 ~ % 3 hobetu daiteke RE % 0,2 gehituz. Itrio aberatsa den lur arraro kopuru txiki bat gehitzeak Al Zr aleazioan eroankortasuna hobetu dezake. aleazio, etxeko alanbre fabrika gehienek hartu dutena; Gehitu lur arraroen arrastoa purutasun handiko aluminioari Al RE paper-kondentsadorea egiteko. 25 kV-ko produktuetan erabiltzen denean, kapazitate-indizea bikoiztu egiten da, unitateko bolumenaren ahalmena 5 aldiz handitzen da, pisua % 47 murrizten da eta kondentsadorearen bolumena nabarmen murrizten da.
05Lur arraroen eragina aleazioaren korrosioarekiko erresistentzian
Zenbait zerbitzu-ingurunetan, batez ere kloruro ioien presentzian, aleazioak zaurgarriak dira korrosioaren, zirrikituen korrosioaren, estresaren korrosioaren eta korrosioaren nekearen aurrean.Aluminio-aleazioen korrosioarekiko erresistentzia hobetzeko, ikerketa asko egin dira. Aluminio aleazioei lur arraroen kantitate egokia gehitzeak haien korrosioarekiko erresistentzia eraginkortasunez hobetu dezakeela ikusten da. Aluminioari lur arraroen kantitate desberdinak (% 0,1 ~% 0,5) gehituz egindako laginak gatzun eta itsasoko ur artifizialetan busti ziren hiru jarraian. urteak. Emaitzek erakusten dute aluminioari lur arraroen kopuru txiki bat gehitzeak aluminioaren korrosioarekiko erresistentzia hobetu dezakeela, eta gatzunaren eta itsasoko ur artifizialaren korrosioarekiko erresistentzia aluminioarena baino % 24 eta % 32 handiagoa da, hurrenez hurren; lurrun kimikoen metodoa erabiliz eta gehitzea. lur arraroen osagai anitzeko sarkorra (La, Ce, etab.), lur arraroen bihurketa-filmaren geruza bat sor daiteke 2024 aleazioko gainazalean, gainazala eginez. Aluminio-aleazioaren elektrodo-potentziala uniformea izan ohi da, eta korrosio intergranular eta estresaren korrosioarekiko erresistentzia hobetzea; La gehitzea Mg aluminiozko aleazio altuari aleazioaren itsas korrosioaren aurkako gaitasuna nabarmen hobetu daiteke; % 1,5 ~ % 2,5 Nd gehitzea aluminio aleazioei. Tenperatura altuko errendimendua, airearen estankotasuna eta korrosioarekiko erresistentzia hobetu ditzake, material aeroespaziale gisa oso erabiliak direnak.
◆ ◆ Lur arraroen aluminiozko aleazioen prestaketa teknologia ◆ ◆
Lur arraroak aluminiozko aleazioetan eta beste aleazioetan oligoelementuen moduan gehitzen dira gehienetan. Lur arraroek jarduera kimiko handia dute, urtze-puntu altua eta tenperatura altuetan oxidatzen eta erretzen da erraza. Horrek zenbait zailtasun eragin ditu lur arraroen aluminiozko aleazioak prestatzeko eta aplikatzeko.Epe luzeko ikerketa esperimentalean, jendeak lur arraroen aluminiozko aleazioen prestaketa metodoak aztertzen jarraitzen du. Gaur egun, lur arraroen aluminiozko aleazioen ekoizpen-metodo nagusiak. nahasketa metodoa, gatz urtutako elektrolisi metodoa eta murrizketa aluminotermiko metodoa dira.
01 Nahasteko metodoa
Urtze-metodo mistoa lur arraroak edo lur arraroen metal mistoak tenperatura altuko aluminiozko likidoan gehitzea da aleazio nagusia edo aplikazio-aleazioa egiteko proportzioan, eta, ondoren, aleazio nagusia eta gainerako aluminioa elkarrekin kalkulatutako hobariaren arabera urtu, guztiz irabiatu eta findu. .
02 Elektrolisia
Urtutako gatz elektrolisi metodoa lur arraroen oxidoa edo lur arraroen gatza gehitzea da aluminiozko zelula elektrolitiko industrialean eta aluminio oxidoarekin elektrolizatzea lur arraroen aluminiozko aleazioa sortzeko. Urtutako gatzaren elektrolisi metodoa nahiko azkar garatu da Txinan. Orokorrean, bi modu daude, hots, katodo likidoaren metodoa eta eutektoide elektrolitikoa. Gaur egun, lur arraroen konposatuak aluminiozko zelula elektrolitiko industrialetan zuzenean gehi daitezkeela garatu da, eta lur arraroen aluminiozko aleazioak kloruroen urtzeen elektrolisiaren bidez ekoitzi daitezke eutektoide metodoaren bidez.
03 Aluminotermiko erredukzio metodoa
Aluminioak murrizteko gaitasun handia duenez, eta aluminioak lur arraroekin konposatu intermetaliko ugari sor ditzakeenez, aluminioa agente erreduktore gisa erabil daiteke lur arraroen aluminiozko aleazioak prestatzeko. Erreakzio kimiko nagusiak formula honetan agertzen dira:
RE2O3+ 6Al→2REAl2+ Al2O3
Horien artean, lur arraroen oxidoa edo lur arraroen zepa aberatsa lur arraroen lehengai gisa erabil daiteke; Agente erreduktorea aluminio puru industriala edo siliziozko aluminioa izan daiteke; murrizketa tenperatura 1400 ℃ ~ 1600 ℃ da. Hasierako fasean, eraman zen. Berokuntza-agentea eta fluxua egotearen baldintzapean, eta murrizketa-tenperatura altuak arazo ugari sortuko lituzke;Azken urteetan, ikertzaileek aluminotermiko berri bat garatu dute. murrizketa metodoa. Tenperatura baxuagoan (780 ℃), sodio fluoruroaren eta sodio kloruroaren sisteman murrizteko erreakzio aluminotermikoa osatzen da, eta horrek jatorrizko tenperatura altuek eragindako arazoak saihesten ditu.
◆ ◆ Lur arraroen aluminiozko aleazioen aplikazioaren aurrerapena ◆ ◆
01 Lur arraroen aluminiozko aleazioen aplikazioa energia industrian
Eroankortasun onaren, korronte-ahalmen handia, indar handia, higadura erresistentzia, prozesatzeko erraza eta bizitza luzearen abantailak direla eta, lur arraroen aluminiozko aleazio kableak, aireko transmisio-lerroak, alanbre-nukleoak, irristagaitzak eta hari meheak fabrikatzeko erabil daiteke. helburu bereziak. Al Si aleazio sisteman RE kopuru txiki bat gehitzeak eroankortasuna hobe dezake, hau da, aluminio aleazioko silizioa eduki handiko ezpurutasun-elementua delako, eta horrek bat dauka. eragin handiagoa propietate elektrikoetan. Lur arraroen kantitate egoki bat gehitzeak aleazioan dagoen silizioaren morfologia eta banaketa hobetu ditzake, eta horrek aluminioaren propietate elektrikoak modu eraginkorrean hobetu ditzake; itrio edo itrio aberatsa den lur arraro misto kopuru txiki bat gehitzea bero erresistentea den aluminiozko aleazio alanbrean. Tenperatura altuko errendimendu ona mantentzea ez ezik, eroankortasuna ere hobetu dezake; Lur arraroek aluminiozko aleazio sistemaren trakzio-erresistentzia, beroarekiko erresistentzia eta korrosioarekiko erresistentzia hobetu ditzake. Lur arraroen aluminiozko aleazioz egindako kableak eta eroaleek kable-dorrearen hedadura handitu dezakete eta kableen zerbitzu-bizitza luzatu dezakete.
02Lur arraroen aluminiozko aleazioen aplikazioa eraikuntza industrian
6063 aluminio aleazioa eraikuntza industrian gehien erabiltzen dena da. Lur arraroen % 0,15 ~ % 0,25 gehitzeak nabarmen hobetu ditzake galdaketaren egitura eta prozesatzeko egitura, eta estrusioaren errendimendua, tratamendu termikoaren efektua, propietate mekanikoak, korrosioarekiko erresistentzia, gainazaleko tratamenduaren errendimendua eta kolore tonua hobetu ditzake. batez ere 6063 aluminio-aleazioan banatuta α-Al-ek fase-muga, ale-muga eta interdendritikoa neutralizatzen ditu, eta konposatuetan disolbatzen dira edo existitzen dira. konposatuen forma dendrita-egitura eta aleak fintzeko, disolbatu gabeko eutektikaren tamaina eta zuloaren tamaina nabarmen txikiagoa izan dadin, banaketa uniformea da eta dentsitatea handitzen da, beraz, propietate desberdinak izan daitezen. aleazioa maila ezberdinetan hobetzen da. Adibidez, profilaren indarra % 20 baino gehiago handitzen da, luzapena % 50 handitzen da eta korrosio-tasa bitan baino gehiago murrizten da, oxido-filmaren lodiera % 5 ~ % 8 handitzen da, eta kolorearen propietatea % 3 inguru handitzen da. Hori dela eta, RE-6063 aleazio-profilak oso erabiliak dira.
03Lur arraroen aluminiozko aleazioen aplikazioa eguneroko produktuetan
Lur arraroen arrastoak aluminio puruari eta Al Mg serieko aluminiozko aleazioei eguneroko erabilerarako aluminiozko produktuei gehitzeak propietate mekanikoak, marrazketa sakoneko propietateak eta korrosioarekiko erresistentzia nabarmen hobetu ditzake. aluminiozko altzari euskarriek, aluminiozko bizikletek eta Al Mg RE aleazioz egindako etxetresna elektrikoen piezak bi aldiz baino gehiago dute. korrosioarekiko erresistentzia, % 10 ~ % 15 pisua murriztea, errendimenduaren % 10 ~ 20 handitzea, ekoizpen kostuen % 10 ~ 15 murriztea eta marrazketa sakona eta prozesatzeko errendimendu hobea lur arrarorik gabeko aluminio aleazioko produktuekin alderatuta. Gaur egun, egunerokoa. Lur arraroen aluminiozko aleazioen beharrak oso erabiliak izan dira, eta produktuak nabarmen handitu dira eta ondo saltzen dira etxeko eta atzerriko merkatuetan.
04 Lur arraroen aluminiozko aleazioen aplikazioa beste alderdi batzuetan
Al Si serieko galdaketa-aleaziorik erabiliena den lur arraroen milenen batzuk gehitzeak aleazioaren mekanizazio-errendimendua nabarmen hobetu dezake. Produktu-marka asko hegazkinetan, itsasontzietan, automobiletan, diesel-motorretan, motozikletetan eta ibilgailu blindatuetan (pistoia, engranaje-kaxa, zilindroa, tresneria eta beste pieza batzuk) erabili dira. Ikerketan eta aplikazioan, Sc elementurik eraginkorrena dela ikusten da. aluminio-aleazioen egitura eta propietateak optimizatzea. Dispertsioaren indartze sendoa, alea fintzea indartzea, irtenbidea sendotzea eta mikroaleazioen indartzea efektuak ditu aluminioan, eta aleazioen indarra, gogortasuna, plastikotasuna, gogortasuna, korrosioarekiko erresistentzia, beroarekiko erresistentzia eta abar hobetu ditzake.Sc Al serieko aleazioak erabili dira. goi-teknologiako industriak, hala nola aeroespaziala, itsasontziak, abiadura handiko trenak, ibilgailu arinak, etab.C557Al Mg Zr Sc seriea NASAk garatutako eskandio aluminiozko aleazioak indar handia eta tenperatura altua eta tenperatura baxuko egonkortasuna ditu eta hegazkinen fuselajean eta hegazkinen egitura-piezatan aplikatu da; Errusiak garatutako 0146Al Cu Li Sc aleazioa espazio-ontzien erregai kriogenikoko deposituan aplikatu da.
Wang Hui, Yang An eta Yun Qi-ren Rare Earth-en 33. liburukiko 1. alea
Argitalpenaren ordua: 2023-05-07