L'applicazione diterra raraNel casting la lega di alluminio veniva effettuata prima all'estero. Sebbene la Cina abbia iniziato la ricerca e l'applicazione di questo aspetto solo negli anni '60, si è sviluppata rapidamente. Molto lavoro è stato svolto dalla ricerca del meccanismo all'applicazione pratica e sono stati realizzati alcuni risultati. Con l'aggiunta di elementi della terra rara, le proprietà meccaniche, le proprietà di fusione e le proprietà elettriche elettriche delle leghe in alluminio sono stati notevolmente migliorati nei materiali per la terra rara e rari. Materiali di stoccaggio dell'idrogeno terrestre, ecc.
◆ ◆ Meccanismo d'azione della terra rara in lega di alluminio e alluminio ◆
La terra rara ha un'elevata attività chimica, una disposizione a basso potenziale e speciale dello strato di elettroni e può interagire con quasi tutti gli elementi. Le terre rare comunemente usate in leghe di alluminio e alluminio includono LA ((lantanio), CE (cerio), Y (ittrio) e sc (Scandium). Vengono spesso aggiunti in liquido in alluminio con modificatori, agenti nucleanti e agenti degasanti, che possono purificare la fusione, migliorare la struttura, perfezionare il grano, ecc.
01Purificazione delle terre rare
As a large amount of gas and oxide inclusions (mainly hydrogen, oxygen and nitrogen) will be brought in during the melting and casting of aluminum alloy, pinholes, cracks, inclusions and other defects will occur in the casting (see Figure 1a), reducing the strength of aluminum alloy.The purification effect of rare earth is mainly manifested in the obvious reduction of hydrogen content in molten aluminum, the reduction of pinhole rate and porosity (see Figure 1b), and the reduction of inclusions and harmful elements.The main reason is that rare earth has a large affinity with hydrogen, which can absorb and dissolve hydrogen in large quantities and form stable compounds without forming bubbles, thus significantly reducing the hydrogen content and porosity of aluminum;Rare earth and nitrogen form refractory compounds, which are mostly removed in the form of slag in the smelting processo, in modo da raggiungere lo scopo di purificare il liquido in alluminio.
La pratica ha dimostrato che la terra rara ha l'effetto di ridurre il contenuto di idrogeno, ossigeno e zolfo nelle leghe di alluminio e alluminio. L'aggiunta dello 0,1% ~ 0,3% di ri nel liquido in alluminio è utile per rimuovere meglio le impurità dannose, perfezionare le impurità o cambiare la loro morfologia, in modo da perfezionare e distribuire uniformemente i cereali; in più, in aggiunta, re e impurità dannose con un punto di fusione a basso contenuto di virgole a forma di fusione a forma di fusione a forma di fusione a forma di fusione a forma di fusione a forma di fusione a forma di fusione a forma di fusione a forma di fusione a forma di fusione a forma di fusione e sle per formare la forma di fusione e formare una forma chimica a forma di fusione e di formare una forma di fusione a forma di fusione e formare una forma di fusione a forma di fusione e formare una forma di fusione a forma di fusione e formare una forma di fusione a forma di binarie come la forma di fusione e la formazione del punto di fusione e possono essere composti binari su forme a forma di fusione e forme a forma di fusione e si possono formare una forma di chimica. rimosso, purificando così il liquido di alluminio; le restanti particelle fini diventano nuclei eterogenei di alluminio per perfezionare i cereali.
Fig. 1 Morfologia SEM di 7075 lega senza re e w (re) = 0,3%
UN. Re non è aggiunto; b. Aggiungi w (re) = 0,3%
02Metamorfismo della terra rara
La modifica delle terre rare si manifesta principalmente nella raffinazione di cereali e dendriti, inibendo la comparsa della fase t2 lamellare grossolana, eliminando la fase massiccia grossolana distribuita nel cristallo primario e che formano la fase sferica, in modo che i composti della striscia e del frammento sono più ridotti al difensori di terreno sono più grandi di quello di Atom Atom Atom Atom Atom Atom atom. relativamente attivo. Lo scioglimento del liquido in alluminio è molto facile da riempire i difetti superficiali della fase in lega, che riduce la tensione superficiale sull'interfaccia tra fasi nuove e vecchie e migliora il tasso di crescita del nucleo cristallino; allo stesso tempo, può anche formare un film di superficie attivo attivo.
Fig. 2 Microstruttura di leghe con diversa aggiunta
UN. Re dosaggio è 0; b. L'aggiunta di RE è dello 0,3%; c. L'aggiunta è dello 0,7%
Dopo aver aggiunto elementi della terra rara dell'elementi della fase (al) ha iniziato a diventare più piccoli, il che ha avuto un ruolo nel raffinare i grani (al) trasformato in una piccola forma di rosa o asta, quando il contenuto della terra rara è lo 0,3%αLa dimensione del grano della fase (al) è il più piccolo e gradualmente aumentano quando si è gradualmente aumentati quando è un certo periodo di incubazione rara a una terame rara da parte di una temperatura rara da parte di una temperatura rara da parte di una temperatura rara da parte di una temperatura rara da parte di una temperatura rara da parte di una temperatura rara da parte di una temperatura rara da parte di una temperatura rara. Per un certo periodo di tempo, la terra rara svolgerà il più grande ruolo nel metamorfismo. In aggiunta, il numero di nuclei di cristalli dei composti formati dall'alluminio e la terra rara aumenta notevolmente quando il metallo si cristallizza, il che rende anche raffinata la struttura in lega. La ricerca mostra che la terra rara ha un buon effetto di modifica sulla lega di alluminio.
03 Effetto microalloying della terra rara
La terra rara esiste principalmente in leghe di alluminio e alluminio in tre forme: soluzione solida nella matriceα (al); la segregazione al limite di fase, il confine del grano e il limite di dendrite; soluzione solida nella forma del composto. Gli effetti di rafforzamento della terra rara nelle leghe rare.
La forma di esistenza di terre rare in lega di alluminio e alluminio è strettamente correlata al suo importo di addizione. Generalmente, quando il contenuto di RE è inferiore allo 0,1%, il ruolo di Re è principalmente rafforzamento del grano e rafforzamento della soluzione finita; quando il contenuto di RE è 0,25%~ 0,30%, Re e Al formano un gran numero di asta sferica o corta come i composti intermetallici, che sono distribuiti nel cere Effetti come il rafforzamento della seconda fase.
◆ ◆ Effetto delle terre rare sulle proprietà dell'alluminio e della lega di alluminio ◆◆
01 Effetto delle terre rare sulle proprietà meccaniche complete della lega
La forza, la durezza, l'allungamento, la tenacità della frattura, la resistenza all'usura e altre proprietà meccaniche complete della lega possono essere migliorate aggiungendo una quantità adeguata di terre rara.0,3% RE Viene aggiunto al lancio della serie Serie ZL10 in alluminiobda 205,9 MPa a 274 MPa e Hb da 80 a 108; aggiungendo lo 0,42% di sc a 7005 legabaumentato da 314 MPA a 414MPA, σ0.2aumentato da 282 MPA a 378MPa, la plasticità è aumentata dal 6,8% al 10,1% e la stabilità ad alta temperatura è stata significativamente migliorata; Los Angeles e CE possono migliorare significativamente la superplasticità della lega. L'aggiunta dello 0,14%~ 0,64%LA ad AL-6MG-0,5 milioni di lega aumenta la superplasticità dal 430%all'800%~ 1000%; uno studio sistematico della lega di Al Si mostra che la forza di snervamento e la massima resistenza alla trazione della lega possono essere notevolmente migliorate aggiungendo una quantità adeguata di SC.fig. 3 mostra l'aspetto SEM della frattura a trazione di al-Si7-MG0.8La lega, il che indica che si tratta di una tipica frattura della scissione fragile senza RE, mentre dopo l'aggiunta dello 0,3% di Re, nella frattura appare evidente struttura a fila, il che indica che ha una buona durezza e duttilità.
Fig. 3 Morfologia della frattura a trazione
UN. Non unito a re; b. Aggiungi lo 0,3% di ri
02Effetto della terra rara sulle proprietà ad alta temperatura delle leghe
Aggiunta di un certo numero diterra rarain lega di alluminio può migliorare efficacemente la resistenza di ossidazione ad alta temperatura della lega di alluminio. Aggiunta dell'1%~ 1,5%di terre rare miste al cast al Si-Si eutettico La lega aumenta la resistenza ad alta temperatura del 33%, la forza di rottura ad alta temperatura, Y e Le leghe Cu possono migliorare le proprietà ad alta temperatura delle leghe; la lega AL-8,4% Fe-3,4% CE in rapido solidificato può funzionare a lungo al di sotto di 400 ℃, migliorando notevolmente la temperatura di lavoro della lega di alluminio; SC viene aggiunta alla lega AL MG SI per formare AL3Le particelle di SC non sono facili da grossolana ad alta temperatura e coesca con la matrice per appuntare il confine del grano, in modo che la lega mantenga una struttura non cristallizzata durante la ricottura e migliora notevolmente le proprietà ad alta temperatura della lega.
03 Effetto delle terre rare sulle proprietà ottiche delle leghe
L'aggiunta di terre rara in lega di alluminio può cambiare la struttura del suo film di ossido di superficie, rendendo la superficie più luminosa e bella. Quando lo 0,12%~ 0,25%di re viene aggiunto alla lega di alluminio, la riflettività del profilo di superficie di 6063 è fino al 92%; quando lo 0,1%~ 0,3%è aggiunto all'alunno alumino, il completamento di 6063 è di bagliore migliore.
04 Effetto delle terre rare sulle proprietà elettriche delle leghe
L'aggiunta di RE all'alluminio ad alta purea è dannoso per la conduttività della lega, ma la conduttività può essere migliorata in una certa misura aggiungendo un RE appropriato all'alluminio puro industriale e al mg di SI conduttivo in leghe conduttivo. lega, che è stata adottata dalla maggior parte delle fabbriche di fili domestici; aggiungi Trace Rare Earth all'alluminio di alta purezza per rendere il condensatore di lamina. Se utilizzato in prodotti da 25 kV, l'indice di capacità viene raddoppiato, la capacità per unità di volume viene aumentata di 5 volte, il peso è ridotto del 47%e il volume del condensatore è significativamente ridotto.
05Effetto delle terre rare sulla resistenza alla corrosione della lega
In alcuni ambienti di servizio, in particolare in presenza di ioni cloruro, le leghe sono vulnerabili alla corrosione, alla corrosione della fessura, alla corrosione da stress e alla fatica della corrosione. Per migliorare la resistenza alla corrosione delle leghe di alluminio, molti studi sono stati condotti. Si è scoperto che l'aggiunta di una quantità adeguata di terre rare alle leghe di alluminio può migliorare efficacemente la loro resistenza alla corrosione. I campioni realizzati aggiungendo diverse quantità di terre rare miste (0,1%~ 0,5%) all'alluminio sono stati immersi in salamoia e acqua di mare artificiale per tre anni consecutivi. I risultati mostrano che l'aggiunta di una piccola quantità di terre rare all'alluminio può migliorare la resistenza alla corrosione dell'alluminio e che la resistenza alla corrosione in salamoia e acqua di mare artificiale è del 24% e del 32% superiore a quella dell'alluminio, un metodo di conversazione rara della terra, utilizzando la superficie di vapori chimici, la superficie di una conversazione rara è una superficie di conversazione rara della superficie di conversazione rara della superficie di conversazione rara emerge La lega, rendendo il potenziale di elettrodo di superficie della lega di alluminio tende ad essere uniforme e migliorando la resistenza alla corrosione intergranulare e alla corrosione da stress; l'aggiunta di LA all'alta lega di alluminio Mg in alluminio può migliorare significativamente la capacità di corrosione anti-marina, la resistenza di aria e la corrosi. ampiamente utilizzato come materiale aerospaziale.
◆ ◆ Tecnologia di preparazione della lega di alluminio delle terre rare ◆ ◆
La terra rara è principalmente aggiunta sotto forma di oligoelementi in leghe di alluminio e altre leghe. La terra rara ha un'elevata attività chimica, un elevato punto di fusione ed è facile da ossidare e bruciati ad alte temperature. Ciò ha causato alcune difficoltà nella preparazione e nell'applicazione delle leghe di alluminio delle terre rare. Nella ricerca sperimentale a lungo termine, le persone continuano a esplorare i metodi di preparazione delle leghe di alluminio delle terre rare.
01 Metodo di miscelazione
Il metodo di fusione misto è quello di aggiungere terre rara o metallo di terra rara miscelato in liquido in alluminio ad alta temperatura in proporzione per creare lega principale o lega di applicazione, quindi sciogliere la lega principale e l'alluminio rimanente in base al margine calcolato insieme, mescolando completamente e perfezionamento.
02 Elettrolisi
Il metodo di elettrolisi del sale fuso è quello di aggiungere ossido di terre rare o sale di terra rara nella cellula elettrolitica di alluminio industriale e l'elettrolizza con ossido di alluminio per produrre in lega di alluminio di terre rare. Il metodo di elettrolisi del sale molten si è sviluppato relativamente velocemente in Cina. In generale, ci sono due modi, vale a dire il metodo del catodo liquido e il metodo eutettoide elettrolitico. Allo stato attuale, è stato sviluppato che i composti della Terra rara possono essere aggiunti direttamente alle cellule elettrolitiche di alluminio industriale e le leghe di alluminio delle terre rare possono essere prodotte mediante elettrolisi delle scioglimenti del cloruro con il metodo eutettoide.
03 Metodo di riduzione alluminotermico
Poiché l'alluminio ha una forte capacità di riduzione e l'alluminio può formare una varietà di composti intermetallici con la terra rara, l'alluminio può essere usato come agente riducente per preparare leghe di alluminio di terre rare. Le principali reazioni chimiche sono mostrate nella seguente formula:
RE2O3+ 6al → 2real2+ Al2O3
Tra questi, l'ossido di terre rare o le scorie ricche di terre rare possono essere usate come materie prime della terra rara; l'agente riducente può essere in alluminio puro industriale o alluminio silicio; la temperatura di riduzione è 1400 ℃ ~ 1600 ℃ nella fase iniziale, è stato condotto sotto la condizione dell'esistenza dell'agente riscaldante e del flux e il flux elevato e la temperatura di riduzione. A una temperatura più bassa (780 ℃), la reazione di riduzione alluminotermica viene completata nel sistema di fluoruro di sodio e cloruro di sodio, che evita i problemi causati dall'alta temperatura originale.
◆ ◆ Progresso dell'applicazione della lega di alluminio di terre rare ◆ ◆
01 Applicazione della lega di alluminio delle terre rare nell'industria del potere
A causa dei vantaggi della buona conducibilità, della grande capacità di carico di corrente, dell'alta resistenza, della resistenza all'usura, della facile elaborazione e della durata di lunga durata, la lega di alluminio di terre rara può essere utilizzata per produrre cavi, linee di trasmissione in alto, nuclei di filo, fili di diapositive e fili sottili per scopi speciali. che ha un impatto maggiore sulle proprietà elettriche. L'aggiunta di una quantità adeguata di terre rare può migliorare la morfologia e la distribuzione esistenti del silicio in lega, che può efficacemente migliorare le proprietà elettriche dell'alluminio; aggiungendo una piccola quantità di ittrio o ittrio ricco di terre rare nella resistenza al riserve del calore e nella resistenza al riserve del calore e nella resistenza al riserve del calore. Sistema in lega di alluminio. I cavi e i conduttori realizzati in lega di alluminio delle terre rare possono aumentare la campata della torre del cavo ed estendere la durata della durata dei cavi.
02Applicazione della lega di alluminio delle terre rare nel settore delle costruzioni
6063 La lega di alluminio è la più utilizzata nel settore delle costruzioni. L'aggiunta dello 0,15% ~ 0,25% di terre rare può migliorare significativamente la struttura del fusione e la struttura di elaborazione e può migliorare le prestazioni di estrusione, l'effetto del trattamento termico, le proprietà meccaniche, la resistenza alla corrosione, le prestazioni del trattamento superficiale e il tono di colore. Affina la struttura e i cereali del dendrite, in modo che le dimensioni dell'eutettico non dissolto e le dimensioni della fossetta nell'area della focca diventi significativamente più piccola, la distribuzione è uniforme e la densità aumenta, in modo che le varie proprietà della lega siano migliorate a vari gradi. Ad esempio, la forza del profilo è aumentata di oltre il 20%, l'allungamento è aumentato del 50%e il tasso di corrosione è ridotto di più di due volte, lo spessore del film di ossido aumenta del 5%~ 8%e la proprietà da colorare aumenta di circa il 3%. Pertanto, il 6063 i profili di costruzione in lega sono ampiamente utilizzati.
03Applicazione della lega di alluminio delle terre rare nei prodotti quotidiani
L'aggiunta di tracce rare terrestre alla pura leghe di alluminio in alluminio e serie Al MG per uso di alluminio ad uso quotidiano può migliorare significativamente le proprietà meccaniche, la proprietà di disegno profondo e la resistenza alla corrosione. Le necessità quotidiane come pentole in alluminio, in alluminio. La lega ha più del doppio della resistenza alla corrosione, una riduzione del peso del 10% ~ 15%, un aumento del rendimento del 10% ~ 20%, una riduzione dei costi di produzione del 10% ~ 15% e una migliore prestazione di elaborazione profonda e di elaborazione profonda rispetto ai prodotti in lega di alluminio senza la terra rara.
04 Applicazione della lega di alluminio delle terre rare in altri aspetti
L'aggiunta di qualche millesimo di terra rara nella lega di fusione della serie Al Si è più utilizzata può migliorare significativamente le prestazioni di lavorazione della lega. Molti marchi di prodotti sono stati utilizzati in aeromobili, navi, automobili, motori diesel, motociclette e veicoli blindati (pistone, cambio, cilindro, strumentazione e altre parti). In ricerca e applicazione, si è scoperto che SC è l'elemento più efficace per ottimizzare la struttura e le proprietà delle allee di alluminio. Ha un forte rafforzamento della dispersione, il raffinamento del raffinatezza del grano, il rafforzamento della soluzione e gli effetti di rafforzamento della microalloia sull'alluminio e può migliorare la resistenza, la durezza, la plasticità, la tenacità, la resistenza alla corrosione, la resistenza al calore, ecc. Le lega di MG. La lega di alluminio sviluppata dalla NASA ha un'alta resistenza e una stabilità ad alta temperatura e bassa temperatura ed è stata applicata alle parti strutturali di fusoliera e aeromobili; la lega 0146al Cu Li SC sviluppata dalla Russia è stata applicata al serbatoio del carburante criogenico di veicoli spaziali.
Dal volume 33, numero 1 di Rare Earth di Wang Hui, Yang An e Yun Qi
Tempo post: JUL-05-2023