Tha cleachdadh natalamh tearcann an tilgeadh almain alloy chaidh a dhèanamh na bu tràithe thall thairis. Ged a thòisich Sìona air rannsachadh agus cleachdadh an taobh seo a-mhàin anns na 1960n, tha e air leasachadh gu luath. Chaidh tòrr obair a dhèanamh bho rannsachadh uidheamachd gu cleachdadh practaigeach, agus chaidh cuid de choileanaidhean a dhèanamh. Le bhith a' cur eileamaidean tearc talmhainn ris, chaidh feartan meacanaigeach, feartan tilgeadh agus feartan dealain aloidhean alùmanum a leasachadh gu mòr. stuthan ùra, tha àite cudromach aig na feartan optigeach, dealain agus magnetach aig eileamaidean talmhainn tearc ann a bhith a’ dèanamh stuthan magnaiteach maireannach talmhainn tearc, stuthan tearc a bhios a’ sgaoileadh solais, stuthan stòraidh haidridean talmhainn tearc, msaa.
◆ ◆ Uidheam gnìomh talmhainn tearc ann an alùmanum agus alùmanum alloy ◆ ◆
Tha gnìomhachd ceimigeach àrd aig talamh tearc, comas ìosal agus rèiteachadh còmhdach dealanach sònraichte, agus faodaidh e eadar-obrachadh le cha mhòr a h-uile eileamaid.lanthanum), Ce (cerium), Tha (itrium) agus Sc (sgainneal). Bidh iad gu tric air an cur a-steach do leaghan alùmanum le mion-atharraichean, riochdairean nucleating agus riochdairean degassing, as urrainn an leaghadh a ghlanadh, an structar adhartachadh, an gràn ùrachadh, msaa.
01Glanadh talamh tearc
Leis gun tèid mòran de in-ghabhail gas is ogsaidean (haidridean, ogsaidean agus nitrigin sa mhòr-chuid) a thoirt a-steach nuair a bhios alùmanum a’ leaghadh agus a’ tilgeadh, bidh pinholes, sgàinidhean, in-ghabhail agus uireasbhaidhean eile a’ tachairt anns an tilgeadh (faic Figear 1a), a’ lughdachadh neart alùmanum alloy.Tha buaidh glanaidh talamh tearc air a nochdadh sa mhòr-chuid ann an lùghdachadh follaiseach susbaint haidridean ann an alùmanum leaghte, lùghdachadh ìre pinhole agus porosity (faic Figear 1b), agus lùghdachadh Is e am prìomh adhbhar gu bheil dàimh mhòr aig talamh tearc ri hydrogen, a dh’ fhaodas haidridean a ghabhail a-steach agus a sgaoileadh ann am meudan mòra agus a bhith a’ cruthachadh choimeasgaidhean seasmhach gun a bhith a’ cruthachadh builgeanan, agus mar sin a’ lughdachadh gu mòr susbaint hydrogen agus porosity alùmanum; Talamh tearc agus todhar teasairginn cruth nitrogen, a thèid a thoirt air falbh sa mhòr-chuid ann an cruth slag anns a ’phròiseas leaghaidh, gus an adhbhar a bhith a’ glanadh leaghan alùmanum a choileanadh.
Tha cleachdadh air dearbhadh gu bheil buaidh aig talamh tearc ann a bhith a’ lughdachadh susbaint haidridean, ocsaidean agus pronnasg ann an aloidhean alùmanum agus alùmanum. Tha a bhith a’ cur 0.1% ~ 0.3% RE ann an leaghan alùmanum na chuideachadh gus neo-chunbhalachd cronail a thoirt air falbh, neo-chunbhalachd ùrachadh no am morf-eòlas atharrachadh, gus gràinean ùrachadh agus a sgaoileadh gu cothromach; A bharrachd air an sin, bidh RE agus neo-chunbhalachd cronail le puing leaghaidh ìosal a’ cruthachadh todhar binary leithid RES, REAs, agus REPb, a tha air an comharrachadh le ìre leaghaidh àrd, dùmhlachd ìosal, agus feartan ceimigeach seasmhach, agus faodar a chuir air bhog gus slag a chruthachadh agus a thoirt air falbh, mar sin a’ glanadh alùmanum leaghan; Bidh na mìrean mìn a tha air fhàgail gu bhith nan nuclei ioma-ghnèitheach de alùmanum gus gràinean ùrachadh.
Fig. 1 SEM Morf-eòlas de 7075 Alloy gun RE agus w (RE) = 0.3%
a. Chan eil RE air a chur ris; b. Cuir ris w (RE)=0.3%
02Metamorphism tearc talamh
Tha atharrachadh tearc talmhainn air a nochdadh sa mhòr-chuid ann a bhith ag ùrachadh gràinean agus dendrites, a ’cur bacadh air coltas ìre garbh lamellar T2, a’ cur às don ìre mhòr garbh a tha air a chuairteachadh anns a ’phrìomh chriostail agus a’ cruthachadh ìre spherical, gus am bi an stiall agus na pìosan criomag aig a ’chrìoch gràin air an lughdachadh gu mòr. (faic Figear 2). San fharsaingeachd, tha radius atom talmhainn tearc nas motha na radius atom alùmanum, agus tha na feartan aige gu ìre mhath gnìomhach. Tha leaghadh ann an leaghan alùmanum gu math furasta na h-uireasbhaidhean uachdar aig ìre alloy a lìonadh, a lughdaicheas an teannachadh uachdar air an eadar-aghaidh eadar ìrean ùra is sean, agus a leasaicheas ìre fàis niuclas criostail; Aig an aon àm, faodaidh e cuideachd uachdar a chruthachadh film gnìomhach eadar na gràinean agus an leaghan leaghte gus casg a chuir air fàs gràinean gineadh agus gus an structar alloy ùrachadh (faic Figear 2b).
Fig. 2 Microstructure of Alloys le Cur-ris RE eadar-dhealaichte
a. Is e an dosachadh RE 0; b. Is e cur-ris RE 0.3%;c. Is e cur-ris RE 0.7%
Às deidh dha eileamaidean talmhainn tearc a chuir ris α Thòisich gràinean ìre (Al) a’ fàs nas lugha, aig an robh pàirt ann a bhith ag ùrachadh gràineanα(Al) air an cruth-atharrachadh gu cruth ròs beag no slat, nuair a tha susbaint talmhainn tearc 0.3% α Meud gràin (Al) ) ìre an ìre as lugha, agus mean air mhean a’ meudachadh leis an àrdachadh a bharrachd de shusbaint talmhainn tearc. A bharrachd air an sin, bidh an àireamh de niuclasan criostail de na todhar a tha air an cruthachadh le alùmanum agus talamh tearc ag àrdachadh gu mòr nuair a bhios am meatailt a’ criostal, a tha cuideachd a’ dèanamh an structar alloy air a ghrinneachadh. Tha an rannsachadh a’ sealltainn gu bheil buaidh atharrachaidh math aig talamh tearc air alùmanum alloy.
03 Buaidh microalloying de thalamh tearc
Tha talamh tearc sa mhòr-chuid ann an alùmanum agus alùmanum aloidhean ann an trì riochdan: fuasgladh cruaidh anns a’ matrixα (Al); Sgaradh aig crìoch ìre, crìoch gràin agus crìoch dendrite; Fuasgladh cruaidh ann an no ann an cruth todhar. Tha aloidhean alùmanum sa mhòr-chuid a’ toirt a-steach neartachadh grinneachadh gràin, neartachadh fuasgladh crìochnaichte agus an dàrna ìre neartachadh todhar talmhainn tearc.
Tha dlùth cheangal eadar cruth talmhainn tearc ann an alùmanum agus alùmanum alloy ris an t-suim a bharrachd a th’ ann. San fharsaingeachd, nuair a tha susbaint RE nas lugha na 0.1%, is e àite RE sa mhòr-chuid neartachadh gràin grinn agus neartachadh fuasgladh crìochnaichte; Nuair a tha susbaint RE 0.25% ~ 0.30%, tha RE agus Al a ’dèanamh àireamh mhòr de shlat spherical no goirid mar choimeasgaidhean eadar-mheatailteach. , a tha air an cuairteachadh anns a’ chrìoch gràin no gràin, agus nochdaidh àireamh mhòr de ghluasadan, structaran spheroidized gràin grinn agus todhar talmhainn tearc sgaoilte, a bheir buaidh meanbh-aloidheachd leithid neartachadh an dàrna ìre.
◆ ◆ Buaidh talamh tearc air feartan alùmanum agus alùmanum alloy ◆◆
01 Buaidh talamh tearc air feartan meacanaigeach coileanta alloy
Faodar neart, cruas, leudachadh, cruas briste, caitheamh caitheamh agus feartan meacanaigeach coileanta eile den alloy a leasachadh le bhith a’ cur meud iomchaidh de thalamh tearc.bbho 205.9 MPa gu 274 MPa, agus HB bho 80 gu 108; A’ cur 0.42% Sc ri 7005 alloyσbàrdachadh bho 314MPa gu 414MPa, σ0.2àrdachadh bho 282MPa gu 378MPa, chaidh am plastachd suas bho 6.8% gu 10.1%, agus chaidh an seasmhachd àrd-teòthachd àrdachadh gu mòr; faodaidh La agus Ce leasachadh mòr a thoirt air superplasticity an alloy. Le bhith a’ cur 0.14% ~ 0.64% La ri Al-6Mg-0.5Mn alloy ag àrdachadh an superplasticity bho 430% gu 800% ~ 1000%; Tha sgrùdadh eagarach air Al Si alloy a’ sealltainn gum faod neart toraidh agus neart tensile deireannach an alloy a bhith gu mòr air a leasachadh le bhith a’ cur tomhas iomchaidh de Sc.Fig. 3 a’ sealltainn coltas SEM de bhriseadh tensile de Al-Si7-Mg0.8alloy, a tha a’ nochdadh gur e briseadh cleavage àbhaisteach a th’ ann às aonais RE, agus às deidh 0.3% RE a chuir ris, tha structar soilleir follaiseach a’ nochdadh anns a’ bhriseadh, a tha a’ nochdadh gu bheil cruas agus ductility math aige.
Fig. 3 Morphology Briseadh Teanntachaidh
a. Gun a bhith ceangailte ri RE;b. Cuir 0.3% RE ris
02Buaidh Talamh gann air Feartan Teòthachd Àrd Alloys
A 'cur ris an ìre shònraichte detalamh tearcLe bhith a’ cur 1% ~ 1.5% de thalamh tearc measgaichte ris an tilgeadh Al Si eutectic alloy àrdaichidh e an neart teòthachd àrd le 33%, neart brisidh teòthachd àrd (300 ℃, 1000 uair) le 44%, agus tha an aghaidh caitheamh agus seasmhachd teòthachd àrd air a leasachadh gu mòr; Le bhith a’ cur La, Ce, Y agus mischmetal ri tilgeadh Al Cu alloys faodaidh e an teòthachd àrd a leasachadh feartan nan alloidhean; Faodaidh an alloy Al-8.4% Fe-3.4% Ce a tha air a dhaingneachadh gu luath obrachadh airson ùine mhòr fo 400 ℃, ag àrdachadh teòthachd obrach alùmanum gu mòr; tha Sc air a chur ris an alloy Al Mg Si gus Al a chruthachadh3Sc gràineanan nach eil furasta an garbhachadh aig teòthachd àrd agus a bhith a’ co-fhreagairt leis a’ mhaitrix gus crìoch a’ ghràin a phronnadh, gus am bi an alloy a’ cumail structar neo-chriostalach aig àm annealing, agus a’ leasachadh gu mòr air feartan àrd-teòthachd an alloy.
03 Buaidh Talamh gann air Feartan Optical Alloys
Le bhith a’ cur talamh tearc ri alloy alùmanum faodaidh e structar an fhilm uachdar ocsaid aige atharrachadh, a’ dèanamh an uachdar nas soilleire agus nas bòidhche. 92%; Nuair a thèid 0.1% ~ 0.3% RE a chur ri Al Mg cast alloy alùmanum, gheibh an alloy an crìochnachadh uachdar as fheàrr agus seasmhachd gloss.
04 Buaidh Talamh tearc air feartan dealain alloys
Tha a bhith a’ cur RE ri alùmanum fìor-ghlan cronail air giùlan an alloy, ach faodar an giùlan a leasachadh gu ìre le bhith a’ cur RE iomchaidh ri alùmanum fìor-ghlan gnìomhachais agus aloidhean giùlain Al Mg Si. Faodar a leasachadh le 2% ~ 3% le bhith a’ cur 0.2% RE. lorg talamh tearc gu alùmanum fìor-ghlan gus capacitor foil Al RE a dhèanamh. Nuair a thèid a chleachdadh ann am bathar 25kV, tha an clàr-amais capacitance air a dhùblachadh, tha an comas gach aonad air a mheudachadh 5 tursan, tha an cuideam air a lughdachadh le 47%, agus tha an tomhas capacitor air a lughdachadh gu mòr.
05Buaidh Talamh tearc air seasamh an-aghaidh creimeadh Alloy
Ann an cuid de dh'àrainneachdan seirbheis, gu h-àraid an làthair ianan chloride, tha aloidhean ann an cunnart bho chreachadh, corrach sgoltadh, corrach cuideam agus sgìths corrach. Thathas a’ faighinn a-mach gum faod a bhith a’ cur meud iomchaidh de thalamh tearc ri aloidhean alùmanum leasachadh èifeachdach air an aghaidh creimeadh. bliadhnaichean. Tha na co-dhùnaidhean a’ sealltainn gum faod a bhith a’ cur beagan talmhainn tearc ri alùmanum feabhas a thoirt air an aghaidh creimeadh alùmanum, agus gu bheil an aghaidh creimeadh ann an sàl agus uisge-mara fuadain 24% agus 32% nas àirde na an alùmanum, fa leth; A’ cleachdadh modh bhalbhaichean ceimigeach agus a’ cur ris. Bidh penetrant ioma-phàirteach ioma-phàirteach talmhainn tearc (La, Ce, msaa), còmhdach de fhilm tionndaidh talmhainn tearc a chruthachadh air uachdar 2024 alloy, a ’dèanamh gu bheil comas electrode uachdar alùmanum alloy buailteach a bhith èideadh, agus a’ leasachadh an strì an aghaidh corrach eadar-roinneil agus corrach cuideam; Le bhith a’ cur La ri alùmanum alùmanum Mg àrd faodaidh sin leasachadh mòr a thoirt air comas creimeadh an aghaidh mara an alloy; Le bhith a’ cur 1.5% ~ 2.5% Nd ri aloidhean alùmanum faodaidh e coileanadh àrd-teòthachd, teannachadh èadhair agus strì an aghaidh creimeadh a leasachadh de na alloys, a tha air an cleachdadh gu farsaing mar stuthan aerospace.
◆ ◆ Teicneòlas ullachaidh de alloy alùmanum talmhainn tearc ◆ ◆
Tha talamh tearc air a chur ris sa mhòr-chuid ann an cruth eileamaidean lorg ann an aloidhean alùmanum agus aloidhean eile. Tha gnìomhachd ceimigeach àrd aig talamh tearc, ìre leaghaidh àrd, agus tha e furasta a oxidachadh agus a losgadh aig teòthachd àrd. Tha seo air duilgheadasan sònraichte adhbhrachadh ann a bhith ag ullachadh agus a 'cur an sàs aloidhean alùmanum talmhainn tearc. dòigh measgachadh, modh electrolysis salann leaghte agus dòigh lughdachadh aluminothermic.
01 Modh measgachadh
Is e an dòigh leaghaidh measgaichte talamh tearc no meatailt talmhainn tearc measgaichte a chuir a-steach do leaghan alùmanum àrd-teodhachd ann an co-rèir ri bhith a’ dèanamh prìomh alloy no alloy tagraidh, agus an uairsin a ’leaghadh a’ phrìomh alloy agus an alùmanum a tha air fhàgail a rèir a ’chuibhreann àireamhaichte còmhla, a’ gluasad agus ag ùrachadh gu tur. .
02 Electrolysis
Is e an dòigh electrolysis salann leaghte a bhith a’ cur ocsaid talmhainn tearc no salann talmhainn tearc a-steach don chill electrolytic alùmanum gnìomhachais agus electrolyze le alùmanum ogsaid gus a bhith a’ toirt a-mach dòigh electrolysis salann alùmanum talmhainn tearc ann an Sìona. Anns an fharsaingeachd, tha dà dhòigh, 'se sin, leaghan catod modh agus electrolytic eutectoid dòigh. Aig an àm seo, chaidh a leasachadh gum faodar todhar tearc talmhainn a chuir gu dìreach ri ceallan electrolytic alùmanum gnìomhachais, agus faodar aloidhean alùmanum talmhainn tearc a thoirt a-mach le electrolysis de leaghadh clorid le dòigh eutectoid.
03 Modh lughdachadh aluminothermic
Leis gu bheil comas lughdachadh làidir aig alùmanum, agus faodaidh alùmanum measgachadh de choimeasgaidhean eadar-mheatailteach a chruthachadh le talamh tearc, faodar alùmanum a chleachdadh mar àidseant lughdachadh gus aloidhean alùmanum talmhainn tearc ullachadh. Tha na prìomh ath-bheachdan ceimigeach air an sealltainn anns an fhoirmle a leanas:
RE2O3+ 6Al → 2 REAl2+ Al2O3
Nam measg, faodar ocsaid talmhainn tearc no slag beairteach talmhainn a chleachdadh mar stuthan amh talmhainn tearc; Faodaidh an àidseant lughdachadh a bhith na alùmanum fìor-ghlan gnìomhachais no alùmanum sileacain; Is e an teòthachd lughdachadh 1400 ℃ ~ 1600 ℃.Anns an ìre thràth, chaidh a ghiùlan a-mach fo chumha gu bheil àidseant teasachaidh agus flux ann, agus dh ’adhbhraicheadh teòthachd àrd lughdachadh mòran dhuilgheadasan; Anns na bliadhnachan mu dheireadh, tha luchd-rannsachaidh air dòigh lughdachadh aluminothermic ùr a leasachadh. Aig teòthachd nas ìsle (780 ℃), tha an ath-bhualadh lughdachadh aluminothermic air a chrìochnachadh anns an t-siostam sodium fluoride agus sodium chloride, a bhios a ’seachnadh nan duilgheadasan a dh’ adhbhraich an teòthachd àrd tùsail.
◆ ◆ Adhartas tagraidh de alloy alùmanum talmhainn tearc ◆ ◆
01 Cur an sàs alloy alùmanum talmhainn tearc ann an gnìomhachas cumhachd
Air sgàth buannachdan deagh ghiùlan, comas giùlain sruth mòr, neart àrd, caitheamh caitheamh, giollachd furasta agus beatha seirbheis fhada, faodar alloy alùmanum talmhainn tearc a chleachdadh gus càbaill a dhèanamh, loidhnichean tar-chuir os cionn, coraichean uèir, uèirichean sleamhnachaidh agus uèirichean tana airson adhbharan sònraichte.Le bhith a’ cur beagan de RE ann an siostam Al Si alloy faodaidh seo an giùlan a leasachadh, is e sin air sgàth gu bheil an sileacon anns an alloy alùmanum na eileamaid neo-chunbhalachd le susbaint àrd, a bheir buaidh nas motha air na feartan dealain. Le bhith a’ cur meud iomchaidh de thalamh tearc faodaidh sin leasachadh a dhèanamh air morf-eòlas agus cuairteachadh sileacain anns an alloy, a dh’ fhaodadh feartan dealain alùmanum a leasachadh gu h-èifeachdach; A’ cur beagan de thalamh tearc measgaichte yttrium no yttrium a-steach don uèir alùmanum a tha an aghaidh teas. chan e a-mhàin gu bheil e comasach coileanadh math àrd-teòthachd a chumail suas ach cuideachd an seoltachd a leasachadh; Faodaidh talamh tearc leasachadh a dhèanamh air neart tensile, strì an aghaidh teas agus strì an aghaidh creimeadh siostam alùmanum alloy. Faodaidh càbaill agus stiùirichean air an dèanamh le alùmanum alùmanum talmhainn tearc leudachadh a dhèanamh air an raon de thùr càbaill agus beatha seirbheis nan càbaill a leudachadh.
02Cur an sàs alloy alùmanum talmhainn tearc ann an gnìomhachas togail
6063 almain alloy 'S e as fharsainge a chleachdadh ann an gnìomhachas togail. Le bhith a’ cur 0.15% ~ 0.25% talamh tearc ris faodaidh e leasachadh mòr a thoirt air structar tilgeadh agus structar giollachd, agus faodaidh e coileanadh eas-tharraing, buaidh làimhseachadh teas, feartan meacanaigeach, strì an aghaidh creimeadh, coileanadh làimhseachadh uachdar agus tòna dath a leasachadh. air a chuairteachadh sa mhòr-chuid ann an 6063 alùmanum alloyα-Al a’ neodachadh crìoch ìre, crìoch gràin agus interdendritic, agus tha iad air an sgaoileadh ann an todhar no ann an cruth todhar gus structar dendrite agus gràinean ùrachadh, gus am bi meud an eutectic gun fhuasgladh agus meud an dimple anns an raon dimple gu math nas lugha, tha an cuairteachadh èideadh, agus tha an dùmhlachd ag àrdachadh, gus am bi diofar fheartan an alloy air an leasachadh gu diofar ìrean. Mar eisimpleir, tha neart a 'phròifil air a mheudachadh le barrachd air 20%, tha an leudachadh air a mheudachadh le 50%, agus tha an ìre corrach air a lùghdachadh barrachd air dà uair, tha tighead an fhilm ogsaid ag àrdachadh 5% ~ 8%, agus tha an togalach dathte ag àrdachadh timcheall air 3%. Mar sin, thathas a’ cleachdadh pròifilean togalach alloy RE-6063 gu farsaing.
03Cur an sàs alloy alùmanum talmhainn tearc ann am bathar làitheil
Le bhith a’ cur talamh tearc ri alùmanum fìor-ghlan agus aloidhean alùmanum sreath Al Mg airson cleachdadh làitheil faodaidh toraidhean alùmanum leasachadh mòr a thoirt air feartan meacanaigeach, seilbh tarraing domhainn agus strì an aghaidh creimeadh. tha taic àirneis alùmanum, baidhsagalan alùmanum, agus pàirtean inneal dachaigh air an dèanamh le Al Mg RE alloy le còrr air dà uair an aghaidh creimeadh, lughdachadh cuideam 10% ~ 15%, àrdachadh toraidh 10% ~ 20%, Lùghdachadh cosgais cinneasachaidh 10% ~ 15%, agus coileanadh tarraing domhainn nas fheàrr agus coileanadh giollachd domhainn an coimeas ri toraidhean alùmanum alloy às aonais earth.At. air an reic gu math anns na margaidhean dachaigheil agus cèin.
04 Cur an sàs alloy alùmanum talmhainn tearc ann an taobhan eile
Le bhith a’ cur beagan mhìltean de thalamh tearc anns an alloy tilgeadh sreath Al Si as fharsainge a thathas a’ cleachdadh, faodaidh e coileanadh innealachaidh an alloy a leasachadh gu mòr. Chaidh mòran bhrandan de thoraidhean a chleachdadh ann an itealain, soithichean, càraichean, einnseanan dìosail, baidhsagalan-motair agus carbadan armachd (piston, bogsa gèar, siolandair, ionnsramaid agus pàirtean eile). Ann an rannsachadh agus cleachdadh, lorgar gur e Sc an eileamaid as èifeachdaiche de structar agus feartan alloys alùmanum a mheudachadh. Tha neartachadh sgaoilidh làidir aige, neartachadh gràin air a neartachadh, neartachadh fuasglaidh agus buaidh neartachadh microalloy air alùmanum, agus faodaidh e neart, cruas, plastachd, cruas, strì an aghaidh corrach, strì an aghaidh teas, msaa de alloys.Sc Al sreath alloys a chleachdadh ann an. gnìomhachasan àrd-theicnigeach leithid aerospace, soithichean, trèanaichean aig astar luath, carbadan aotrom, msaa.C557Al Mg Zr Sc sreath scandium alùmanum alloy air a leasachadh le NASA tha neart àrd agus teòthachd àrd agus seasmhachd teòthachd ìosal agus chaidh a chuir an sàs ann am fuselage itealain agus pàirtean structarail itealain; Chaidh an alloy 0146Al Cu Li Sc a chaidh a leasachadh leis an Ruis a chuir an sàs anns an tanca connaidh cryogenic de bhàta-fànais.
Bho Leabhar 33, Iris 1 de Rare Earth le Wang Hui, Yang An agus Yun Qi
Ùine puist: Iuchar-05-2023