Penerapantanah jarangDalam casting aluminium paduan dilakukan sebelumnya di luar negeri. Meskipun Cina memulai penelitian dan penerapan aspek ini hanya pada 1960 -an, ia telah berkembang dengan cepat. Banyak pekerjaan telah dilakukan dari penelitian mekanisme hingga aplikasi praktis, dan beberapa pencapaian telah dilakukan. Dengan penambahan unsur-unsur tanah jarang, sifat mekanik, sifat casting dan sifat listrik paduan aluminium telah sangat ditingkatkan. Di bidang bahan-bahan baru, membuat bahan-bahan rangka yang macet di bumi, membuat peran penting.
◆ ◆ Mekanisme aksi tanah jarang dalam paduan aluminium dan aluminium ◆ ◆
Bumi jarang memiliki aktivitas kimia yang tinggi, pengaturan lapisan elektron yang berpotensi rendah dan khusus, dan dapat berinteraksi dengan hampir semua elemen. Bumi yang biasa digunakan dalam paduan aluminium dan aluminium termasuk LA (Lanthanum), CE (cerium), Y (yttrium) dan SC (Skandium). Mereka sering ditambahkan ke dalam cairan aluminium dengan pengubah, agen nukleat dan agen degassing, yang dapat memurnikan lelehan, meningkatkan struktur, memperbaiki biji -bijian, dll.
01Pemurnian Bumi Jarang
Sejumlah besar inklusi gas dan oksida (terutama hidrogen, oksigen dan nitrogen) akan dibawa selama peleburan dan pengecoran paduan aluminium, lubang kecil, retak, inklusi dan cacat lainnya akan terjadi pada casting (lihat Gambar 1A), mengurangi kekuatan aluminium alloy. Pengurangan laju lubang jarum dan porositas (lihat Gambar 1B), dan pengurangan inklusi dan unsur -unsur berbahaya. Alasan utamanya adalah bahwa tanah jarang memiliki afinitas besar dengan hidrogen, yang dapat menyerap dan melarutkan hidrogen dalam jumlah besar dan membentuk senyawa yang stabil tanpa membentuk gelembung, dengan demikian secara signifikan mengurangi kandungan hidrogen dan porositas aluminum; rare bumi dan rare nitr yang secara signifikan mengurangi kandungan hidrogen dan porositas aluminum; Bumi jarang dan rare nitr. proses peleburan, untuk mencapai tujuan memurnikan cairan aluminium.
Praktik telah membuktikan bahwa tanah jarang memiliki efek mengurangi kandungan hidrogen, oksigen dan sulfur dalam paduan aluminium dan aluminium. Menambahkan 0,1% ~ 0,3% RE dalam cairan aluminium bermanfaat untuk menghilangkan kotoran yang berbahaya, memperbaiki kotoran atau mengubah morfologi mereka, sehingga dapat memperbaiki dan mendistribusikan butiran secara merata; selain itu, dan pengembalian yang dapat dikorbankan dengan titik peleburan, dan pengembalian yang dikorbankan, dan pengembalian yang dikorbankan, yang ditandai dengan penurunan lower, dan repb, dan repb, yang dikarakterisasi dengan penurunan lower, dan repb, yang ditandai dengan titik peleburan low, dan repb, yang ditandai dengan penurunan low, Dengan demikian memurnikan cairan aluminium; partikel halus yang tersisa menjadi inti aluminium heterogen untuk memperbaiki biji -bijian.
Gbr. 1 SEM Morfologi 7075 Paduan Tanpa RE dan W (RE) = 0,3%
A. Re tidak ditambahkan; b. Tambahkan w (re) = 0,3%
02Metamorfisme Bumi Jangka
Modifikasi tanah jarang terutama dimanifestasikan dalam memperbaiki biji -bijian dan dendrit, menghambat penampilan fase lamellar T2 kasar, menghilangkan fase besar kasar yang didistribusikan dalam kristal primer dan membentuk fase bola, sehingga strip dan senyawa fragmen pada batas gandum lebih dari itu adalah hal yang lebih besar dari halnya. relatif aktif. Peleburan dalam cairan aluminium sangat mudah untuk mengisi cacat permukaan fase paduan, yang mengurangi tegangan permukaan pada antarmuka antara fase baru dan lama, dan meningkatkan laju pertumbuhan nukleus kristal; pada saat yang sama, ia juga dapat membentuk film aktif di antara butiran dan cairan cair untuk mencegah pertumbuhan biji -bijian yang dihasilkan dan membersihkan alloy (lihat all -in.
Gbr. 2 Mikrostruktur paduan dengan penambahan ulang yang berbeda
A. Dosis ulang adalah 0; b. Penambahan kembali adalah 0,3%; c. Penambahan kembali adalah 0,7%
Setelah menambahkan unsur -unsur tanah jarang, butiran fase (Al) mulai menjadi lebih kecil, yang memainkan peran dalam memperbaiki biji -bijian α (Al) yang diubah menjadi mawar kecil atau bentuk batang, ketika kandungan tanah jarang adalah 0,3%α ukuran butiran (al) fase yang terkecil, dan secara bertahap meningkat dengan peningkatan bumi yang langka. Konten langka. Eksperimen telah membuktikan bahwa di sana, dan secara bertahap di dalamnya, peningkatan bumi yang langka. Konten langka telah terbukti bahwa pembentukan yang terbukti di sana, pembukaan yang terbukti di sana, pembukaan langka. Suhu untuk periode waktu tertentu, tanah jarang akan memainkan peran terbesar dalam metamorfisme. Selain itu, jumlah inti kristal senyawa yang dibentuk oleh aluminium dan tanah jarang meningkat pesat ketika logam mengkristal, yang juga membuat struktur paduan disempurnakan. Penelitian menunjukkan bahwa tanah jarang memiliki efek modifikasi yang baik pada aluminium alloy.
03 Efek microalloying dari tanah jarang
Bumi jarang terutama ada dalam aluminium dan paduan aluminium dalam tiga bentuk: larutan padat dalam matriks (AL); pemisahan pada batas fase, batas butir dan batas dendrit; larutan padat dalam atau dalam bentuk senyawa. Efek penguatan tanah jarang dalam fase aluminium terutama meliputi penguatan gandum, penguatan refinemoring gandum, penguatan finite tanah dan finote finike.
Bentuk keberadaan tanah jarang dalam paduan aluminium dan aluminium terkait erat dengan jumlah penambahannya. Secara umum, ketika kandungan RE kurang dari 0,1%, peran RE terutama penguatan biji -bijian halus dan penguatan larutan terbatas; ketika kandungan RE adalah 0,25%~ 0,30%, RE dan Al membentuk sejumlah besar batang bola atau pendek seperti senyawa intermetalik, yang akan didistribusikan di seluruh gabungan tanah atau batas butir, dan sejumlah besar dislokasi, grasibi baik -baik. Efek seperti penguatan fase kedua.
◆ ◆ Pengaruh tanah jarang pada sifat aluminium dan aluminium alloy ◆◆
01 Pengaruh Bumi Jarang pada Sifat Mekanik Komprehensif Paduan
Kekuatan, kekerasan, perpanjangan, ketangguhan fraktur, ketahanan aus dan sifat mekanik komprehensif lainnya dari paduan dapat ditingkatkan dengan menambahkan jumlah tanah jarang yang sesuai.0.3% ditambahkan ke cast aluminium ZL10 Series Seroyσbdari 205,9 MPa hingga 274 MPa, dan HB dari 80 hingga 108; menambahkan 0,42% SC ke 7005 alloyσbmeningkat dari 314mpa menjadi 414mpa, σ0.2Peningkatan dari 282MPA menjadi 378MPA, plastisitas meningkat dari 6,8% menjadi 10,1%, dan stabilitas suhu tinggi secara signifikan meningkat; LA dan CE dapat secara signifikan meningkatkan superplastis dari paduan. Menambahkan 0,14%~ 0,64%LA ke Al-6mg-0.5mn Alloy meningkatkan superplastisitas dari 430%menjadi 800%~ 1000%; Sebuah studi sistematis paduan Al Si menunjukkan bahwa kekuatan hasil dan kekuatan tarik utama dari alloy dapat sangat ditingkatkan dengan menambahkan jumlah yang tepat dari sc.fig. 3 menunjukkan penampilan SEM fraktur tarik al-si7-mg0.8Paduan, yang menunjukkan bahwa itu adalah fraktur pembelahan rapuh yang khas tanpa RE, sementara setelah 0,3% RE ditambahkan, struktur lesung pipit yang jelas muncul dalam fraktur, yang menunjukkan bahwa ia memiliki ketangguhan dan keuletan yang baik.
Gbr. 3 morfologi fraktur tarik
A. Tidak bergabung dengan re; b. Tambahkan 0,3% RE
02Pengaruh tanah jarang pada sifat suhu tinggi paduan
Menambahkan sejumlah tertentutanah jaranginto aluminum alloy can effectively improve the high-temperature oxidation resistance of aluminum alloy.Adding 1%~1.5% mixed rare earth to the cast Al Si eutectic alloy increases the high temperature strength by 33%, the high temperature rupture strength (300 ℃, 1000 hours) by 44%, and the wear resistance and high temperature stability are significantly improved;Adding La, Ce, Y and mischmetal to cast Paduan Al Cu dapat meningkatkan sifat suhu tinggi dari paduan; paduan CE AL-8,4% Fe-3,4% dengan cepat dapat bekerja untuk waktu yang lama di bawah 400 ℃, sangat meningkatkan suhu kerja paduan aluminium; SC ditambahkan ke paduan AL MG untuk membentuk Al Aluminium;3Partikel-partikel SC yang tidak mudah dikurangi pada suhu tinggi dan menyatu dengan matriks untuk menjepit batas butir, sehingga paduan mempertahankan struktur yang tidak terinstal selama anil, dan sangat meningkatkan sifat suhu tinggi dari paduan.
03 Pengaruh Bumi Jarang pada Sifat Optik Paduan
Menambahkan tanah jarang menjadi paduan aluminium dapat mengubah struktur film oksida permukaannya, membuat permukaan lebih cerah dan indah. Ketika 0,12%~ 0,25%RE ditambahkan ke paduan aluminium, reflektivitas yang terbaik dari profil yang teroksidasi dan diwarnai.
04 Pengaruh tanah jarang pada sifat listrik paduan
Menambahkan RE ke aluminium dengan kemurnian tinggi berbahaya bagi konduktivitas paduan, tetapi konduktivitas dapat ditingkatkan sampai batas tertentu dengan menambahkan RE yang sesuai untuk aluminium murni industri dan alumni yang baik dapat ditingkatkan oleh aluminium yang dapat ditingkatkan dengan 2% ~ 3% dengan menambah 0,2% di-ading. paduan, yang telah diadopsi oleh sebagian besar pabrik kawat domestik; tambahkan jejak tanah jarang ke aluminium dengan kemurnian tinggi untuk membuat kapasitor al-foil. Ketika digunakan dalam produk 25kV, indeks kapasitansi dua kali lipat, kapasitas per satuan volume meningkat 5 kali, beratnya berkurang sebesar 47%, dan volume kapasitor berkurang secara signifikan.
05Pengaruh Bumi Jarang pada Korosi Resistensi Paduan
Di beberapa lingkungan layanan, terutama di hadapan ion klorida, paduan rentan terhadap korosi, korosi celah, korosi stres dan kelelahan korosi. Dalam urutan untuk meningkatkan resistensi korosi paduan aluminium, banyak penelitian telah dilakukan. Ditemukan bahwa menambahkan jumlah tanah langka yang sesuai ke paduan aluminium dapat secara efektif meningkatkan resistensi korosi mereka. Sampel yang dibuat dengan menambahkan jumlah tanah jarang campuran yang berbeda (0,1%~ 0,5%) ke aluminium direndam dalam air laut dan air laut buatan selama tiga tahun berturut -turut. Hasil penelitian menunjukkan bahwa menambahkan sejumlah kecil tanah jarang ke aluminium dapat meningkatkan resistensi korosi aluminium, dan resistensi korosi pada air garam dan air laut buatan adalah 24% dan 32% lebih tinggi dari aluminium, masing-masing menggunakan metode uap kimia dan penambahan rare earth multi-komponen (la, ce, dll. Potensi elektroda permukaan paduan aluminium cenderung seragam, dan meningkatkan resistensi terhadap korosi intergranular dan korosi stres; menambahkan LA ke paduan aluminium Mg tinggi dapat secara signifikan meningkatkan kemampuan korosi anti-kelautan yang digunakan secara luas, penahanan pada aluminium yang dapat ditingkatkan dengan piring, dan piring. sebagai bahan kedirgantaraan.
◆ ◆ Teknologi persiapan paduan aluminium tanah jarang ◆ ◆ ◆ ◆
Bumi jarang sebagian besar ditambahkan dalam bentuk elemen jejak dalam paduan aluminium dan paduan lainnya. Bumi jarang memiliki aktivitas kimia yang tinggi, titik leleh yang tinggi, dan mudah dioksidasi dan dibakar pada suhu tinggi. Hal ini telah menyebabkan kesulitan tertentu dalam persiapan dan penerapan paduan aluminium tanah jarang. Dalam penelitian eksperimental jangka panjang, orang terus mengeksplorasi metode persiapan paduan aluminium tanah jarang. Pada saat ini, metode produksi utama untuk menyiapkan metode reduksi aluminium langka, metode pengurangan aluminothermic.
01 Metode pencampuran
Metode peleburan campuran adalah menambahkan tanah jarang atau logam tanah jarang campuran ke dalam cairan aluminium suhu tinggi secara proporsional untuk membuat paduan master atau paduan aplikasi, dan kemudian melelehkan paduan master dan aluminium yang tersisa sesuai dengan tunjangan yang dihitung bersama-sama, aduk sepenuhnya dan sempurnakan.
02 Elektrolisa
Metode elektrolisis garam cair adalah untuk menambah oksida tanah jarang atau garam tanah jarang ke dalam sel elektrolitik aluminium industri dan elektrolisis dengan aluminium oksida untuk menghasilkan paduan aluminium tanah jarang. Metode elektrolisis garam MOLTEN telah berkembang relatif cepat di Cina. Secara umum, ada dua cara, yaitu, metode katoda cair dan metode eutectoid elektrolitik. Saat ini, telah dikembangkan bahwa senyawa tanah jarang dapat secara langsung ditambahkan ke sel -sel elektrolitik aluminium industri, dan paduan aluminium tanah jarang dapat diproduksi dengan elektrolisis lelehan klorida dengan metode eutektoid.
03 Metode reduksi aluminotermik
Karena aluminium memiliki kemampuan reduksi yang kuat, dan aluminium dapat membentuk berbagai senyawa intermetalik dengan tanah jarang, aluminium dapat digunakan sebagai zat pereduksi untuk menyiapkan paduan aluminium tanah jarang. Reaksi kimia utama ditunjukkan dalam formula berikut:
RE2O3+ 6al → 2Real2+ Al2O3
Di antara mereka, jarang oksida bumi atau terak kaya tanah jarang dapat digunakan sebagai bahan baku tanah jarang; zat pereduksi dapat berupa aluminium murni industri atau aluminium silikon; suhu reduksi adalah 1400 ℃ ~ 1600 ℃. Dalam tahap awal, banyak hal yang dikembangkan, beberapa tahun yang dikembangkan, memiliki beberapa tahun yang dikembangkan, dan fluks pemanasan, dan suhu reduksi yang tinggi. Suhu reduksi yang tinggi akan menyebabkan masalah -masalah yang akan menyebabkan masalah -masalah yang akan menyebabkan masalah pada tahun -tahun yang dikembangkan. Pada suhu yang lebih rendah (780 ℃), reaksi reduksi aluminotermik diselesaikan dalam sistem natrium fluorida dan natrium klorida, yang menghindari masalah yang disebabkan oleh suhu tinggi asli.
◆ ◆ Kemajuan aplikasi paduan aluminium tanah jarang ◆ ◆ ◆
01 Penerapan Paduan Aluminium Jangka Bumi di Industri Tenaga
Karena keunggulan konduktivitas yang baik, daya dukung arus yang besar, kekuatan tinggi, ketahanan aus, pemrosesan yang mudah dan umur layanan yang panjang, paduan aluminium tanah jarang dapat digunakan untuk memproduksi kabel, saluran transmisi overhead, inti kawat, kabel geser dan kabel tipis dengan kawan -kawan yang ada. yang memiliki dampak yang lebih besar pada sifat listrik. Menambahkan jumlah tanah jarang yang tepat dapat meningkatkan morfologi yang ada dan distribusi silikon dalam paduan, yang secara efektif dapat meningkatkan sifat listrik aluminium; menambahkan sejumlah kecil yttrium atau yttrium yang kaya rare bumi dan juga meningkatkan kawat aluminium. Sistem Paduan Aluminium. Kabel dan konduktor yang terbuat dari paduan aluminium tanah jarang dapat meningkatkan rentang menara kabel dan memperpanjang masa pakai kabel.
02Penerapan Paduan Aluminium Jangka Bumi di Industri Konstruksi
6063 Paduan Aluminium adalah yang paling banyak digunakan dalam industri konstruksi. Menambahkan 0,15% ~ 0,25% tanah jarang dapat secara signifikan meningkatkan struktur CAST dan struktur pemrosesan, dan dapat meningkatkan kinerja ekstrusi, efek perlakuan panas, sifat mekanik, resistensi korosi, kinerja perlakuan permukaan dan nada warna. Ditemukan bahwa tanah jarang yang ada di dalam fase dan commer-incolic. Untuk memperbaiki struktur dan biji -bijian dendrit, sehingga ukuran eutektik yang tidak terpecahkan dan ukuran lesung pipit di area lesung pipit menjadi secara signifikan lebih kecil, distribusinya seragam, dan kepadatan meningkat, sehingga berbagai sifat paduan ditingkatkan menjadi berbagai derajat. Sebagai contoh, kekuatan profil meningkat lebih dari 20%, perpanjangan meningkat sebesar 50%, dan laju korosi berkurang lebih dari dua kali, ketebalan film oksida meningkat sebesar 5%~ 8%, dan properti pewarnaan meningkat sekitar 3%. Oleh karena itu, profil bangunan kembali 6063 yang digunakan secara luas.
03Penerapan paduan aluminium tanah jarang dalam produk harian
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 Memiliki lebih dari dua kali resistensi korosi, 10% ~ 15% pengurangan berat badan, 10% ~ 20% peningkatan hasil, 10% ~ 15% pengurangan biaya produksi, dan penarikan dalam yang lebih dalam dan kinerja pemrosesan yang dalam dibandingkan dengan produk paduan aluminium tanpa langka bumi. Pada saat ini, kebutuhan harian aluminium langka dan domandis telah digunakan secara luas, dan produk -produknya telah meningkat secara signifikan, dan telah dijual dengan baik.
04 Penerapan paduan aluminium tanah jarang dalam aspek lain
Menambahkan beberapa seribu tanah jarang di paduan casting al si seri yang paling banyak digunakan dapat secara signifikan meningkatkan kinerja pemesinan paduan. Banyak merek produk telah digunakan di pesawat terbang, kapal, mobil, mesin diesel, sepeda motor, dan kendaraan lapis baja (piston, gearbox, silinder, instrumentasi dan bagian lain). Dalam penelitian dan aplikasi, ditemukan bahwa SC adalah elemen paling efektif untuk mengoptimalkan struktur dan sifat aluminium aluminium. Ini memiliki penguatan dispersi yang kuat, penguatan perbaikan biji-bijian, penguatan solusi dan penguatan microalloy efek pada aluminium, dan dapat meningkatkan kekuatan, kekerasan, plastisitas, ketangguhan, resistensi korosi, ketahanan panas, dll. Paduan Seri Seri, Seri Seri-scan. Lampu-alloy. Lampu-scan. Kapal -al. Kapal Lampu, Dll. oleh NASA memiliki kekuatan tinggi dan suhu tinggi dan stabilitas suhu rendah dan telah diterapkan pada pesawat pesawat terbang dan bagian -bagian struktural pesawat; paduan Cu Li SC 0146al yang dikembangkan oleh Rusia telah diterapkan pada tangki bahan bakar kriogenik pesawat ruang angkasa.
Dari volume 33, edisi 1 tanah jarang oleh wang hui, Yang an dan yun qi
Waktu posting: Jul-05-2023