Umsókn umsjaldgæf jörðí álsteypu var unnin fyrr erlendis. Þrátt fyrir að Kína hafi aðeins byrjað að rannsaka og beita þessum þætti á sjöunda áratugnum, hefur það þróast hratt. Mikil vinna hefur verið unnin, allt frá rannsóknum á vélbúnaði til hagnýtingar, og nokkur árangur hefur náðst. Með því að bæta við sjaldgæfum jarðefnum hafa vélrænni eiginleikar, steypueiginleikar og rafeiginleikar álblöndur verið bættir til muna. Á sviði ný efni, hinir ríku sjón-, raf- og segulmagnaðir eiginleikar sjaldgæfra jarðefnaþátta gegna einnig mikilvægu hlutverki við að búa til varanleg segulmagnaðir efni, sjaldgæf jörð ljósgeislandi efni, sjaldgæf jörð vetnisgeymsluefni osfrv.
◆ ◆ Aðgerðabúnaður sjaldgæfra jarðar í áli og álblöndu ◆ ◆
Sjaldgæf jörð hefur mikla efnavirkni, litla möguleika og sérstakt rafeindalagsfyrirkomulag og getur haft samskipti við næstum öll frumefni. Sjaldgæf jörð sem almennt er notuð í ál og álblöndur eru La (lanthanum), Ce (cerium), Y (yttríum) og Sc (hneyksli). Þeim er oft bætt út í álvökva með breytiefnum, kjarnakjörnum og afgasunarefnum, sem geta hreinsað bræðsluna, bætt uppbygginguna, betrumbætt kornið osfrv.
01Hreinsun sjaldgæfra jarðar
Þar sem mikið magn af gas- og oxíðinnihaldi (aðallega vetni, súrefni og köfnunarefni) verður flutt inn við bráðnun og steypu álblöndu, munu göt, sprungur, innfellingar og aðrir gallar verða í steypunni (sjá mynd 1a), sem minnkar styrkur álblöndu. Hreinsunaráhrif sjaldgæfra jarðar koma aðallega fram í augljósri minnkun vetnisinnihalds í bráðnu áli, minnkun á holuhraða og porosity (sjá mynd 1b) og minnkun á innifalnum og skaðlegum þáttum. Ástæðan er sú að sjaldgæf jörð hefur mikla sækni við vetni, sem getur tekið til sín og leyst upp vetni í miklu magni og myndað stöðug efnasambönd án þess að mynda loftbólur og dregur þannig verulega úr vetnisinnihaldi og gropleika áls; Sjaldgæf jörð og köfnunarefni mynda eldföst efnasambönd, sem eru að mestu fjarlægt í formi gjalls í bræðsluferlinu, til að ná þeim tilgangi að hreinsa álvökva.
Reynsla hefur sannað að sjaldgæf jörð hefur þau áhrif að lækka innihald vetnis, súrefnis og brennisteins í áli og álblöndur. Að bæta 0,1% ~ 0,3% RE í álvökva er gagnlegt til að fjarlægja skaðleg óhreinindi betur, betrumbæta óhreinindi eða breyta formgerð þeirra, til að betrumbæta og dreifa kornum jafnt; Að auki mynda RE og skaðleg óhreinindi með lágt bræðslumark tvöföld efnasambönd eins og RES, REAs og REPb, sem einkennast af háu bræðslumarki, lágum þéttleika og stöðugum efnafræðilegum eiginleikum, og hægt er að fljóta þau upp til að mynda gjall og fjarlægja, þannig að hreinsa álvökva; Hinar fínu agnir sem eftir eru verða að ólíkum kjarna úr áli til að hreinsa korn.
Mynd 1 SEM formgerð 7075 álfelgur án RE og w (RE)=0,3%
a. RE bætist ekki við;b. Bæta við w (RE)=0,3%
02Umbreyting sjaldgæfra jarðar
Sjaldgæfar jarðvegsbreytingar koma aðallega fram í hreinsun korna og dendrita, hindra útlit grófs lamellar T2 fasa, útrýma grófa massafasa sem dreift er í frumkristalla og mynda kúlulaga fasa, þannig að ræma og brotasambönd við kornmörk minnka verulega. (sjá mynd 2). Almennt er radíus sjaldgæfra jarðar atóms stærri en álfeininga og eiginleikar þess eru tiltölulega virkir. Bráðnun í álvökva er mjög auðvelt að fylla yfirborðsgalla álfasa, sem dregur úr yfirborðsspennu á viðmóti milli nýrra og gamalla fasa, og bætir vaxtarhraða kristalkjarna; Á sama tíma getur það einnig myndað yfirborð virka filmu á milli kornanna og bráðna vökvans til að koma í veg fyrir vöxt kornanna sem myndast og betrumbæta álbygginguna (sjá mynd 2b).
Mynd 2 Örbygging málmblöndur með mismunandi RE-viðbót
a. RE skammtur er 0;b. RE samlagning er 0,3%;c. RE samlagning er 0,7%
Eftir að sjaldgæfum jarðefnum hefur verið bætt viðα fóru kornin af (Al) fasa að minnka, sem gegndi hlutverki við að hreinsa kornα(Al) umbreytt í litla rós eða stöng, þegar innihald sjaldgæfra jarðar er 0,3%α Kornastærð (Al) ) fasinn er minnstur og eykst smám saman með frekari aukningu á innihaldi sjaldgæfra jarðar. Tilraunir hafa sýnt að það er ákveðinn meðgöngutími fyrir umbreytingu sjaldgæfra jarðar, og aðeins þegar það er haldið við háan hita í ákveðinn tíma, sjaldgæf jörð mun gegna stærsta hlutverki í myndbreytingum. Auk þess eykst fjöldi kristalkjarna efnasambandanna sem myndast af áli og sjaldgæfum jörðu mjög þegar málmurinn kristallast, sem gerir einnig málmblönduna hreinsaða. Rannsóknirnar sýna að sjaldgæf jörð hefur góða breytingaáhrif á álblöndu.
03 Örblöndunaráhrif sjaldgæfra jarðvegs
Sjaldgæf jörð er aðallega til í áli og álblöndur í þremur formum: fast lausn í fylkinuα(Al); aðskilnað við fasamörk, kornamörk og dendrítmörk; Lausn í föstu formi í eða í formi efnasambands. Styrkjandi áhrif sjaldgæfra jarðar í álblöndur fela aðallega í sér styrkingu kornahreinsunar, styrkingu endanlegra lausna og styrkingu annars stigs sjaldgæfra jarðefnasambanda.
Tilvistarform sjaldgæfra jarðar í áli og álblöndu er nátengd viðbætt magn þess. Almennt, þegar RE innihald er minna en 0,1%, er hlutverk RE aðallega að styrkja fínkorn og styrkingu endanlegra lausna; Þegar RE innihald er 0,25% ~ 0,30%, mynda RE og Al mikinn fjölda kúlulaga eða stuttra stanga eins og millimálmasambönd , sem dreifast í korn- eða kornamörkum, og mikill fjöldi tilfærslna, fínkorna kúlulaga mannvirki og dreifð sjaldgæf jarðefnasambönd koma fram, sem munu framleiða örblöndunaráhrif eins og styrkingu annars stigs.
◆ ◆ Áhrif sjaldgæfra jarðar á eiginleika áls og álblöndu ◆◆
01 Áhrif sjaldgæfra jarðar á alhliða vélræna eiginleika álfelgurs
Hægt er að bæta styrk, hörku, lengingu, brotseigu, slitþol og aðra alhliða vélræna eiginleika málmblöndunnar með því að bæta við viðeigandi magni af sjaldgæfum jarðvegi. 0,3% RE er bætt við steypt ál ZL10 röð málmblönduσbfrá 205,9 MPa í 274 MPa, og HB frá 80 til 108; Bætir 0,42% Sc við 7005 málmblöndurσbhækkað úr 314MPa í 414MPa,σ0.2jókst úr 282MPa í 378MPa, mýktin jókst úr 6,8% í 10,1% og háhitastöðugleiki var verulega aukinn; La og Ce geta bætt ofurmýktleika málmblöndunnar verulega. Með því að bæta 0,14%~0,64% La við Al-6Mg-0,5Mn álfelgur eykur ofurteygjanleiki úr 430% í 800%~1000%; Kerfisbundin rannsókn á Al Si álfelgur sýnir að flæðistyrkur og endanlegur togstyrkur málmblöndunnar getur verið mjög bætt með því að bæta við viðeigandi magni af Sc.Fig. 3 sýnir SEM útlit togbrots á Al-Si7-Mg0,8álfelgur, sem gefur til kynna að um sé að ræða dæmigerð brothætt klofningsbrot án RE, en eftir að 0,3% RE er bætt við kemur augljós uppbygging í brotinu, sem gefur til kynna að það hafi góða seigleika og sveigjanleika.
Mynd 3 Togbrotsformgerð
a. Ekki gengið í RE;b. Bæta við 0,3% RE
02Áhrif sjaldgæfra jarðar á háhitaeiginleika málmblöndur
Að bæta við ákveðnu magni afsjaldgæf jörðí álblöndu getur á áhrifaríkan hátt bætt háhitaoxunarþol álblöndunnar. Með því að bæta 1% ~ 1,5% blönduðu sjaldgæfu jörðu við steypta Al Si eutectic málmblönduna eykur háhitastyrkur um 33%, háhitabrotstyrk (300 ℃, 1000 klukkustundir) um 44%, og slitþol og stöðugleiki við háan hita eru verulega bættir; Með því að bæta La, Ce, Y og mischmetal við steypta Al Cu málmblöndur getur það bætt háhitaeiginleika málmblöndunnar; Hratt storknað Al-8,4% Fe-3,4% Ce álfelgur getur virkað í langan tíma undir 400 ℃, sem bætir vinnsluhitastig álblöndu til muna; Sc er bætt við Al Mg Si málmblönduna til að mynda Al3Sc agnir sem ekki er auðvelt að grófa við háan hita og samræmast fylkinu til að festa kornamörkin, þannig að málmblönduna viðheldur ókristallaðri uppbyggingu við glæðingu og bætir til muna háhitaeiginleika málmblöndunnar.
03 Áhrif sjaldgæfra jarðar á sjónræna eiginleika málmblöndur
Með því að bæta sjaldgæfum jarðvegi í álblöndu getur það breytt uppbyggingu yfirborðsoxíðfilmunnar, sem gerir yfirborðið bjartara og fallegra. Þegar 0,12% ~ 0,25% RE er bætt við álblönduna er endurskin oxaða og litaða 6063 sniðsins allt að 92%; Þegar 0,1% ~ 0,3% RE er bætt við Al Mg steypu álblöndu, getur málmblönduna fengið besta yfirborðsáferð og gljáandi endingu.
04 Áhrif sjaldgæfra jarðar á rafeiginleika málmblöndur
Að bæta RE við hreint ál er skaðlegt fyrir leiðni málmblöndunnar, en leiðni má bæta að vissu marki með því að bæta viðeigandi RE við iðnaðar hreint ál og Al Mg Si leiðandi málmblöndur. Niðurstöður tilrauna sýna að leiðni áls hægt að bæta um 2% ~ 3% með því að bæta við 0,2% RE. Að bæta litlu magni af yttríumríkri sjaldgæfu jörð í Al Zr málmblöndu getur bætt leiðni málmblöndunnar, sem hefur verið samþykkt af flestum innlendum vírverksmiðjum; að háhreinu áli til að búa til Al RE þynnuþétta. Þegar það er notað í 25kV vörur er rýmdastuðullinn tvöfaldaður, afkastageta á rúmmálseiningu er aukin um 5 sinnum, þyngdin minnkar um 47% og rúmmál þétta minnkar verulega.
05Áhrif sjaldgæfra jarðar á tæringarþol álfelgurs
Í sumum þjónustuumhverfi, sérstaklega í nærveru klóríðjóna, eru málmblöndur viðkvæmar fyrir tæringu, sprungutæringu, streitutæringu og tæringarþreytu. Til að bæta tæringarþol álblöndur hafa margar rannsóknir verið gerðar. Það er komist að því að það að bæta viðeigandi magni af sjaldgæfum jarðvegi við álblöndur getur í raun bætt tæringarþol þeirra. Sýnin sem gerð voru með því að bæta mismunandi magni af blönduðum sjaldgæfum jarðvegi (0,1% ~ 0,5%) við ál voru í bleyti í saltvatni og gervisjó í þrjú samfleytt ár. Niðurstöðurnar sýna að með því að bæta litlu magni af sjaldgæfum jarðefnum við ál getur það bætt tæringarþol áls og tæringarþol í saltvatni og gervi sjó er 24% og 32% hærra en ál, í sömu röð; Með því að nota efnagufuaðferð og bæta við. sjaldgæft jarðefni fjölþætta penetrant (La, Ce, osfrv.), lag af sjaldgæfum jarðvegi umbreytingarfilmu er hægt að mynda á yfirborði 2024 álfelgurs, sem gerir yfirborðs rafskautsgetu álblöndunnar tilhneigingu til að vera einsleit og bætir viðnám gegn millikorna tæringu og streitutæringu; Að bæta La við há Mg álblöndu getur verulega bætt tæringargetu málmblöndunnar gegn sjó; Að bæta 1,5% ~ 2,5% Nd við álblöndur getur bætt háhitaafköst, loftþéttleika og tæringarþol málmblöndunnar. málmblöndur, sem eru mikið notaðar sem loftrýmisefni.
◆ ◆ Undirbúningstækni sjaldgæfra jarðar álblöndu ◆ ◆
Sjaldgæf jörð er að mestu bætt við í formi snefilefna í álblöndur og öðrum málmblöndur. Sjaldgæf jörð hefur mikla efnavirkni, hátt bræðslumark og auðvelt er að oxa hana og brenna við háan hita. Þetta hefur valdið ákveðnum erfiðleikum við undirbúning og beitingu sjaldgæfra jarðar álblöndur. Í langtíma tilraunarannsóknum halda menn áfram að kanna undirbúningsaðferðir sjaldgæfra jarðar álblöndur. Sem stendur eru helstu framleiðsluaðferðir til að undirbúa sjaldgæfar jarðar álblendi. eru blöndunaraðferð, bráðið salt rafgreiningaraðferð og aluminothermic minnkun aðferð.
01 Blöndunaraðferð
Blandað bræðsluaðferð er að bæta sjaldgæfum jarðvegi eða blönduðum sjaldgæfum jarðmálmi í háhita álvökva í réttu hlutfalli til að búa til aðalbræðslu eða notkunarblendi, og bræða síðan aðalbræðsluna og álið sem eftir er í samræmi við útreiknað magn saman, hrærið að fullu og hreinsað .
02 Rafgreining
Rafgreiningaraðferðin á bráðnu salti er að bæta sjaldgæft jarðoxíði eða sjaldgæfu jarðarsalti í rafgreiningarklefann í iðnaðaráli og rafgreina með áloxíði til að framleiða sjaldgæft jörð álblöndu. Rafgreiningaraðferðin fyrir bráðið salt hefur þróast tiltölulega hratt í Kína. Almennt eru tvær leiðir, nefnilega fljótandi bakskautsaðferð og rafgreiningaraðferð. Sem stendur hefur það verið þróað að hægt er að bæta sjaldgæfum jarðefnasamböndum beint við rafgreiningarfrumur úr iðnaðaráli og hægt er að framleiða sjaldgæfar jarðvegs álblöndur með rafgreiningu á klóríðbráðum með eutectoid aðferð.
03 Aluminothermic afoxunaraðferð
Vegna þess að ál hefur sterka afoxunargetu og ál getur myndað margs konar millimálmsambönd með sjaldgæfum jörðu, er hægt að nota ál sem afoxunarefni til að undirbúa sjaldgæfa jarðar álblöndur. Helstu efnahvörf eru sýnd í eftirfarandi formúlu:
RE2O3+ 6Al→2REAl2+ Al2O3
Meðal þeirra er hægt að nota sjaldgæft jörð oxíð eða sjaldgæft jörð ríkt gjall sem sjaldgæft jarðefni hráefni; Afoxunarefnið getur verið iðnaðar hreint ál eða sílikon ál; Lækkunarhitastigið er 1400 ℃ ~ 1600 ℃. Á fyrstu stigum var það flutt út undir því skilyrði að hitaefni og flæði sé til staðar, og hár lækkunarhiti myndi valda mörgum vandamálum; Undanfarin ár hafa vísindamenn þróað nýja álvarma minnkunaraðferð. Við lægra hitastig (780 ℃) lýkur alumothermic afoxunarviðbrögðum í kerfi natríumflúoríðs og natríumklóríðs, sem kemur í veg fyrir vandamálin af völdum upphaflegs háhita.
◆ ◆ Umsókn framfarir sjaldgæf jörð ál ál ◆ ◆
01 Notkun sjaldgæfra jarðar álblöndu í stóriðju
Vegna kosta góðrar leiðni, mikillar straumflutningsgetu, mikils styrkleika, slitþols, auðveldrar vinnslu og langrar endingartíma er hægt að nota sjaldgæfa jörð álblöndu til að framleiða snúrur, loftflutningslínur, vírakjarna, rennuvíra og þunna víra fyrir sérstökum tilgangi.Að bæta við litlu magni af RE í Al Si málmblöndunarkerfinu getur bætt leiðni, sem er vegna þess að kísillinn í álblöndunni er óhreinindi með hátt innihald, sem hefur meiri áhrif á rafeiginleikana. Að bæta við hæfilegu magni af sjaldgæfum jörðu getur bætt núverandi formgerð og dreifingu kísils í málmblöndunni, sem getur í raun bætt rafeiginleika áls; Að bæta litlu magni af yttríum eða yttríumríkum blönduðum sjaldgæfum jörðu í hitaþolna álvírinn getur ekki aðeins viðhaldið góðum háhitaafköstum heldur einnig bætt leiðni; Sjaldgæf jörð getur bætt togstyrk, hitaþol og tæringarþol álkerfis. Kaplar og leiðarar úr sjaldgæfri jarðálblöndu geta aukið lengd kapalturns og lengt endingartíma snúra.
02Notkun sjaldgæfra jarðar álblöndu í byggingariðnaði
6063 álblendi er mest notað í byggingariðnaði. Með því að bæta við 0,15% ~ 0,25% sjaldgæfra jörð getur það bætt steypubyggingu og vinnslubyggingu verulega og getur bætt útpressunarafköst, hitameðferðaráhrif, vélræna eiginleika, tæringarþol, frammistöðu yfirborðsmeðferðar og litatón. aðallega dreift í 6063 álblönduα-Al hlutleysar fasamörk, kornmörk og interdendritic, og þau eru leyst upp í efnasamböndum eða eru til í formi efnasambanda til að betrumbæta dendrite uppbyggingu og korn, þannig að stærð óuppleysts eutectic og stærð af djúpinu á djúpsvæðinu minnkar verulega, dreifingin er jöfn og þéttleikinn eykst þannig að hinir ýmsu eiginleikar málmblöndunnar bætast í mismiklum mæli. Til dæmis eykst styrkur sniðsins um meira en 20%, lengingin er aukin um 50% og tæringarhraði minnkar um meira en tvisvar, Þykkt oxíðfilmunnar eykst um 5% ~ 8%, og litareiginleikinn eykst um 3%.Þess vegna eru RE-6063 álbyggingarprófílar mikið notaðir.
03Notkun sjaldgæfra jarðar álblöndu í daglegum vörum
Með því að bæta snefil af sjaldgæfum jarðvegi við hreint ál og Al Mg röð álblöndur til daglegrar notkunar álafurða getur það bætt vélrænni eiginleika, djúpdráttareiginleika og tæringarþol verulega. húsgögn úr áli, reiðhjól úr áli og íhlutir til heimilistækja úr Al Mg RE álfelgur hafa meira en tvöfalt tæringarþol, 10%~15% þyngdarminnkun, 10%~20% ávöxtunaraukning, 10%~15% lækkun framleiðslukostnaðar, og betri djúpteikningar og djúpvinnsluárangur samanborið við vörur úr álblöndu án sjaldgæfra jarðvegs. Sem stendur hafa daglegar nauðsynjar sjaldgæfra jarðar álblöndu verið mikið notaðar og vörurnar hafa aukist verulega og eru seldar vel á innlendum og erlendum mörkuðum .
04 Notkun sjaldgæfra jarðar álblöndu í öðrum þáttum
Að bæta við nokkrum þúsundustu af sjaldgæfum jarðvegi í mest notaða Al Si röð steypublöndunni getur bætt vinnsluárangur málmblöndunnar verulega. Mörg vörumerki hafa verið notuð í flugvélum, skipum, bifreiðum, dísilvélum, mótorhjólum og brynvörðum ökutækjum (stimpill, gírkassi, strokka, tækjabúnað og aðra hluta). Við rannsóknir og notkun kemur í ljós að Sc er áhrifaríkasti þátturinn til að hámarka uppbyggingu og eiginleika álblöndur. Það hefur sterka dreifingarstyrkingu, styrkingu kornafágunar, lausnarstyrkjandi og örblendi-styrkjandi áhrif á ál og getur bætt styrk, hörku, mýkt, seigju, tæringarþol, hitaþol o.s.frv. málmblöndur. hátækniiðnaður eins og flugvélar, skip, háhraðalestir, létt farartæki osfrv.C557Al Mg Zr Sc röð skandíum álblendi sem NASA hefur þróað hefur mikinn styrk og stöðugleika við háan hita og lágan hita og hefur verið notað á skrokk flugvéla og flugvélar burðarhlutar; 0146Al Cu Li Sc málmblöndur sem Rússar hafa þróað hefur verið notaður á frosteldsneytistank geimfara.
Úr bindi 33, hefti 1 af Rare Earth eftir Wang Hui, Yang An og Yun Qi
Pósttími: Júl-05-2023