A aplicación deTerra raraAo fundir a aliaxe de aluminio levouse a cabo anteriormente no estranxeiro. Aínda que China comezou a investigación e aplicación deste aspecto só na década de 1960, desenvolveuse rapidamente. Moito traballo realizouse desde a investigación de mecanismos ata a aplicación práctica e realizáronse algúns logros. Coa adición de elementos da Terra rara, as propiedades mecánicas, as propiedades de fundición e as propiedades eléctricas das aliaxes de aluminio foron moito melloradas. No campo de novos materiais, os ricos en terras ricas, eléctricas e magnéticas, raras, raras, raras, raras. materiais de almacenamento de hidróxeno, etc.
◆ ◆ Mecanismo de acción da Terra rara en aliaxe de aluminio e aluminio ◆ ◆
A Terra rara ten alta actividade química, baixo potencial e disposición de capas de electróns especiais, e pode interactuar con case todos os elementos.lantán), CE (CERIUM), Y (yttrium) e SC (Scandium). A miúdo engádense ao líquido de aluminio con modificadores, axentes nucleantes e axentes de desgasificación, que poden purificar a fusión, mellorar a estrutura, perfeccionar o gran, etc.
01Purificación da terra rara
Como unha gran cantidade de inclusións de gas e óxido (principalmente hidróxeno, osíxeno e nitróxeno) serán introducidas durante a fusión e fundición de aliaxe de aluminio, buques, fisuras, inclusións e outros defectos produciranse na fundición (ver a figura 1a), reducindo a forza de aluminum de aluminio en raramente a terra en raramente a maneira en manexar o aluminio en raramente a raramente en manexar o aluminio. Aluminio fundido, a redución da taxa de focos e a porosidade (ver figura 1b) e a redución de inclusións e elementos nocivos. A razón principal é que a terra rara ten unha gran afinidade co hidróxeno, que pode absorber e disolver hidróxeno en gran cantidade de hidróxeno e formar compostos estables sen formar bubbles, polo que se reduce o hidróxeno e o aluminio de aluminos. forman compostos refractarios, que se eliminan maioritariamente en forma de escoria no proceso de fundición, para alcanzar o propósito de purificar líquido de aluminio.
A práctica demostrou que a terra rara ten o efecto de reducir o contido de hidróxeno, osíxeno e xofre en aliaxes de aluminio e aluminio. Engadir un 0,1% ~ 0,3% RE en líquido de aluminio é útil para eliminar mellor as impurezas nocivas, perfeccionar as impurezas ou cambiar a súa morfoloxía, para perfeccionar e distribuír uniformemente os grans; ademais, re e impurezas nocivas con baixo punto de fusión, compostos binarios como resolucións, reas e repb, que se caracterizan ata un alto punto de fusión, a baixa densidade, e os elementos químicos, e o representante, o que se caracteriza, e se caracterizan. eliminado, purificando o líquido de aluminio; as partículas finas restantes convértense en núcleos heteroxéneos de aluminio para perfeccionar os grans.
Fig. 1 Morfoloxía SEM de 7075 Aleación sen re e W (re) = 0,3%
A. Non se engade; b. Engade W (re) = 0,3%
02Metamorfismo da terra rara
A modificación da terra rara maniféstase principalmente en refinar grans e dendritas, inhibindo a aparencia de fase lamelar t2 grosa, eliminando a fase masiva grosa distribuída no cristal primario e formando fase esférica, de xeito que a franxa e o fragmento do té raros son grandes que se reducen o átomo de raros, o átomo de cor raros é o que se reduce a figura 2). As súas propiedades son relativamente activas. A fusión no líquido de aluminio é moi fácil de encher os defectos superficiais da fase de aliaxe, o que reduce a tensión superficial na interface entre fases novas e antigas e mellora a taxa de crecemento do núcleo de cristal; ao mesmo tempo, tamén pode formar unha película activa de superficie entre os grans e o líquido fundido para evitar o crecemento das gradas xeradas e refinar a estrutura de toda a figura 2B).
Fig. 2 Microestrutura de aliaxes con adición de re diferentes
A. A dosificación é 0; b. A adición é 0,3%; c. A adición é 0,7%
Despois de engadir elementos de terra rara, os grans da fase (al) comezaron a ser máis pequenos, o que xogou un papel na perfeccionamento de gransα (al) transformado nunha forma de rosa ou varilla pequena, cando o contido de terra rara é 0,3%αthe talla de gran. Cando se mantén a alta temperatura durante un determinado período de tempo, a terra rara desempeñará o maior papel no metamorfismo. Ademais, o número de núcleos de cristal dos compostos formados por aluminio e terra rara aumenta moito cando o cristal de metal, o que tamén fai que a estrutura da aliaxe se refira. A investigación demostra que a terra rara ten un bo efecto de modificación en aluminum.
03 Efecto de microaloga da terra rara
A terra rara existe principalmente en aliaxes de aluminio e aluminio en tres formas: solución sólida na matrizα (AL); segregación no límite de fase, límite de gran e límite de dendrita; solución sólida en forma ou en forma de composto de fortalecemento de raras modas de aliaxes de raras.
A forma de existencia de terra rara na aleación de aluminio e aluminio está intimamente relacionada coa súa cantidade de adición. Xeralmente, cando o contido de RE é inferior ao 0,1%, o papel de RE é principalmente o fortalecemento do gran fino e o fortalecemento da solución finita; cando o contido de RE é do 0,25%~ 0,30%, Re e Al forman un gran número de varas esféricas ou curtas como compostos intermetálicos, que se distribúen en estruturas de gran ou de gran tamaño, que se distribúen, que se distribúen en estruturas de grano ou un gran tamaño, que se producen, que se produzan, que se produzan, que se produzan, que se produzan, que se produzan, que os grans de grana, que se estiran, que se produtan, que se produzan. producirá efectos de aliaxe de micro como o fortalecemento da segunda fase.
◆ ◆ Efecto da terra rara sobre as propiedades do aluminio e da aleación de aluminio ◆◆
01 Efecto da terra rara sobre as propiedades mecánicas completas da aleación
A forza, a dureza, a alargación, a dureza da fractura, a resistencia ao desgaste e outras propiedades mecánicas completas da aleación pódense mellorar engadindo unha cantidade adecuada de terra rara.0.3% Re engádese á serie de aliaxe de aluminio ZL10 fundidobde 205,9 MPa a 274 MPa, e Hb de 80 a 108; engadindo 0,42% SC a 7005 ALLOYσbaumentou de 314mPa a 414mPa, σ0,2aumentou de 282MPa a 378mPa, a plasticidade aumentou do 6,8% ao 10,1% e a estabilidade de alta temperatura foi significativamente mellorada; a LA e CE poden mellorar significativamente a superplasticidade da aleación. Engadindo 0,14%~ 0,64%LA a al-6mg-0,5mn A aleación aumenta a superplasticidade de 430%a 800%~ 1000%; un estudo sistemático de Al Si Aleación demostra que a resistencia ao rendemento e a resistencia á tracción final da aleación poden mellorar moito engadindo unha cantidade adecuada de SC.Fig. 3 mostra a aparición SEM de fractura de tracción de al-si7-mg0,8A aleación, que indica que se trata dunha fractura típica de escisión quebradiza sen RE, mentres que despois de que se engada un 0,3% de RE, a estrutura de Dimple evidente aparece na fractura, o que indica que ten boa dureza e ductilidade.
Fig. 3 Morfoloxía de fractura de tracción
A. Non unido re; b. Engade un 0,3% Re
02Efecto da terra rara sobre as propiedades de alta temperatura das aliaxes
Engadindo unha certa cantidade deTerra raraEn aliaxe de aluminio pode mellorar eficazmente a resistencia á oxidación de alta temperatura da aleación de aluminio. ADDING 1%~ 1,5%Terra rara mesturada ao fundido al alia eutéctica de alia aumenta a alta temperatura en 33%, a alta temperatura de alta temperatura (300 ℃, 1000 horas) por 44%, e o desgaste e a alta temperatura. Aliaxes al cu poden mellorar as propiedades de alta temperatura das aliaxes; a aleación de AL-8,4% solidificada rapidamente pode funcionar durante moito tempo por baixo de 400 ℃, mellorando enormemente a temperatura de traballo da aliaxe de aluminio; SC engádese á alia de Al Mg para formar alia3As partículas de SC que non son fáciles de grasar a alta temperatura e coherentes coa matriz para fixar o límite do gran, de xeito que a aleación mantén unha estrutura non rexistrada durante o recocido e mellora moito as propiedades de alta temperatura da aleación.
03 Efecto da terra rara sobre as propiedades ópticas das aliaxes
Engadindo terra rara en aliaxe de aluminio pode cambiar a estrutura da súa película de óxido superficial, facendo que a superficie sexa máis brillante e fermosa. Cando se engade un 0,12%~ 0,25%RE á aleación de aluminio, a reflectividade do perfil de 6063 oxidado de 6063 é ata o 92%; cando o 0,1%de superficie e o aumento do brillo.
04 Efecto da terra rara sobre as propiedades eléctricas das aliaxes
Engadindo re ao aluminio de alta pureza é prexudicial para a condutividade da aleación, pero a condutividade pódese mellorar ata certo punto engadindo un re adecuado ao aluminio puro industrial e al mg si aliaxes condutivas. aliaxe, que foi adoptada pola maioría das fábricas de arame doméstico; engade rastrexo de terra rara ao aluminio de alta pureza para facer o condensador de algodón. Cando se usa en produtos de 25kV, o índice de capacitancia duplícase, a capacidade por volume de unidade aumenta 5 veces, o peso redúcese un 47%e o volume do condensador redúcese significativamente.
05Efecto da terra rara na resistencia á corrosión da aleación
Nalgúns ambientes de servizo, especialmente en presenza de ións de cloruro, as aliaxes son vulnerables á corrosión, á corrosión da creación, á corrosión do estrés e á fatiga da corrosión. Para mellorar a resistencia á corrosión das aliaxes de aluminio, realizáronse moitos estudos. Atópase que engadir unha cantidade adecuada de terra rara ás aliaxes de aluminio pode mellorar eficazmente a súa resistencia á corrosión. As mostras feitas engadindo diferentes cantidades de terras raras mixtas (0,1%~ 0,5%) ao aluminio foron empapadas en salmoira e auga de mar artificial durante tres anos consecutivos. Os resultados mostran que engadir unha pequena cantidade de terras raras ao aluminio pode mellorar a resistencia á corrosión do aluminio, e a resistencia á corrosión na salmoira e a auga de mar artificial é un 24% e un 32% superior á do aluminio, respectivamente; empregando o método de vapor químico e engadindo unha terra rara de terra. Facer o potencial de electrodo superficial da aliaxe de aluminio adoita ser uniforme e mellorar a resistencia á corrosión intergranular e a corrosión do estrés; engadir LA a alta alia de aluminio Mg pode mellorar significativamente a capacidade de corrosión anti-mariña da alia de aliaxe, engadindo un 1,5% ~ 5% de resistencia ao aluminio de alia de alia, a alia de alia de alia, a alia de alia de alia, o que é unha corrente de aliínum, a corrente e a corrente de aluminum, o que está a corrente e a corrente de aluminio. amplamente usado como materiais aeroespaciais.
◆ ◆ Tecnoloxía de preparación da aleación de aluminio de terra rara ◆ ◆
A terra rara engádese principalmente en forma de rastro de elementos en aliaxes de aluminio e outras aliaxes. A terra rara ten alta actividade química, alto punto de fusión e é fácil de ser oxidado e queimado a altas temperaturas. Isto provocou certas dificultades na preparación e aplicación de aliaxes de aluminio de terra rara. Na investigación experimental a longo prazo, a xente segue a explorar os métodos de preparación das aliaxes de aluminio de terra rara.
01 Método de mestura
O método de fusión mixto é engadir terra rara ou metal de terra rara mixta en líquido de aluminio de alta temperatura en proporción para facer aliaxe mestra ou aleación de aplicacións, e logo derreter a aleación mestra e o aluminio restante segundo a dotación calculada, xuntando completamente e refinar.
02 Electrólise
O método de electrólise de sal fundido é engadir óxido de terra rara ou sal de terra rara na célula electrolítica de aluminio industrial e electrolizar con óxido de aluminio para producir aliaxe de aluminio de terra rara. O método de electrólise de salmolten desenvolveuse relativamente rápido en China. Xeralmente, hai dúas formas, é dicir, o método do cátodo líquido e o método eutectoide electrolítico. Na actualidade, desenvolveuse que os compostos de terra rara poden engadirse directamente ás células electrolíticas de aluminio industrial e as aliaxes de aluminio de terra rara pódense producir mediante electrólise de fundidos de cloruro mediante método eutectoide.
03 Método de redución de aluminotérmico
Debido a que o aluminio ten unha forte capacidade de redución e o aluminio pode formar unha variedade de compostos intermetálicos con terra rara, o aluminio pódese usar como axente reductor para preparar aliaxes de aluminio de terra rara. As principais reaccións químicas móstranse na seguinte fórmula:
RE2O3+ 6al → 2real2+ Al2O3
Entre elas, o óxido de terra rara ou a escoria rica en terra rara pódese usar como materias primas da Terra rara; o axente reductor pode ser aluminio puro industrial ou aluminio de silicio; a temperatura de redución é de 1400 ℃ ~ 1600 ℃. Na fase inicial, levouse a cabo en condicións de que os investigadores se desenvolveron un novo axente de calefacción e un aluminio. A unha temperatura inferior (780 ℃), a reacción de redución aluminotérmica complétase no sistema de fluoruro de sodio e cloruro de sodio, o que evita os problemas causados pola alta temperatura orixinal.
◆ ◆ Progreso da aplicación da aleación de aluminio de terra rara ◆ ◆
01 Aplicación da aleación de aluminio de terra rara na industria eléctrica
Debido ás vantaxes dunha boa condutividade, unha gran capacidade de carga de corrente, alta resistencia, resistencia ao desgaste, fácil procesamento e longa vida útil, pódense usar aliaxe de aluminio de terra rara para fabricar cables, liñas de transmisión aérea, fíos, fíos de diapositivas e fíos finos para fins especiais. Un alto contido, que ten un maior impacto nas propiedades eléctricas. Engadir unha cantidade adecuada de terra rara pode mellorar a morfoloxía e distribución existente de silicio na aleación, o que pode mellorar eficazmente as propiedades eléctricas do aluminio; engadindo unha pequena cantidade de yttrium ou yttrium rico en terras raras na resistencia de aluminio resistente á calor, pode mellorar a resistencia á aliaxe de aliaxe, a resistencia á aliaxe de aliaxe, a corrección de aliaxe, a corrección de aliaxe, a terras raras, pode mellorar a forza de terras raras. Sistema de aliaxe de aluminio. Cables e condutores feitos de aleación de aluminio de terra rara poden aumentar o alcance da torre de cable e ampliar a vida útil dos cables.
02Aplicación da aleación de aluminio de terra rara na industria da construción
A aleación de aluminio 6063 é a máis utilizada na industria da construción. Engadindo 0,15% ~ 0,25% de terra rara pode mellorar significativamente a estrutura de fundición e a estrutura de procesamento AS e pode mellorar o rendemento de extrusión, o efecto de tratamento térmico, as propiedades mecánicas, a resistencia á corrosión, o rendemento do tratamento superficial e o ton de cor. Atópase que a terra rara está distribuída principalmente en 6063 Aluminum Alegyα-Al neutraliza o límite de fase, o encoro de formación e o existencia de Aluminio, e están a existir o límite de fase ou a forma interdendítica, e son o que se disolve, e se existen, e se están a formar parte da fase ou a que se disolva, e se existen, e se intercalan ou se existen ou se existen ou se existen ou se existen. Os compostos para perfeccionar a estrutura e os grans de dendrita, de xeito que o tamaño da eutéctica non resolta e o tamaño da dimple na área de Dimple se fan significativamente menor, a distribución é uniforme e a densidade aumenta, de xeito que as diversas propiedades da aleación melloran os graos variables. Por exemplo, a forza do perfil aumenta máis dun 20%, a elongación aumenta un 50%e a taxa de corrosión redúcese en máis de dúas veces, o grosor da película de óxido aumenta un 5%~ 8%e a propiedade colorante aumenta aproximadamente un 3%. Por iso, os perfís de edificio de aliaxe de re-6063 son moi utilizados.
03Aplicación de aliaxe de aluminio de terra rara nos produtos 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 A aleación ten máis do dobre da resistencia á corrosión, o 10% ~ 15% de redución de peso, o 10% ~ 20% aumento do rendemento, o 10% ~ 15% de redución de custos de produción e un mellor debuxo profundo e un rendemento de procesamento profundo en comparación cos produtos de aliaxe de aluminio sen terras raras.
04 Aplicación da aleación de aluminio de terra rara noutros aspectos
Engadir algunhas milésimas de terra rara na aleación de fundición da serie Al SI máis utilizada pode mellorar significativamente o rendemento de mecanizado da aleación. Moitas marcas de produtos utilizáronse en avións, buques, automóbiles, motores diésel, motocicletas e vehículos blindados (pistón, caixa de cambios, cilindro, instrumentación e outras partes) .Non investigación e aplicación, descubriuse que o SC é o elemento máis eficaz para optimizar a estrutura e as propiedades das aliaxes de aluminio. Ten un forte fortalecemento de dispersión, fortalecemento do perfeccionamento de grans, fortalecemento de solucións e efectos de fortalecemento de microaloga no aluminio e pode mellorar a forza, dureza, plasticidade, dureza, resistencia á corrosión, resistencia á calor, etc. de aliaxes. A alia de aliaxes de alia, as ligas de alia, os trensos de altura, os trensos de altura, os trensos de lixeiros, os vehículos luminos, as luces. A aliaxe de aluminio de escandio desenvolvida pola NASA ten alta resistencia e alta temperatura e baixa estabilidade de temperatura e aplicouse ás pezas estruturais de fuselaxe e avións; o 0146al Cu Li SC Aleación desenvolvida por Rusia aplicouse ao tanque de combustible criogénico da nave espacial.
Do tomo 33, número 1 de terra rara de Wang Hui, Yang An e Yun Qi
Tempo de publicación: xul-05-2023