השפעת כדור הארץ הנדיר על סגסוגות אלומיניום ואלומיניום

היישום שלכדור הארץ הנדירבהטלת סגסוגת אלומיניום בוצעה מוקדם יותר בחו"ל. למרות שסין החלה את המחקר והיישום של היבט זה רק בשנות השישים, היא התפתחה במהירות. עבודה רבה נעשתה ממחקר מנגנון ליישום מעשי, ונעשו הישגים מסוימים. עם תוספת של יסודות אדמה נדירים, התכונות המכניות, תכונות היציקה ותכונות החשמל של סגסוגות אלומיניום השתפרו באופן מאוד וכו '

◆ ◆ מנגנון פעולה של אדמה נדירה באלומיניום ואלומיניום סגסוגת ◆ ◆

לכדור הארץ הנדיר יש פעילות כימית גבוהה, סידור פוטנציאל נמוך וסידור שכבת אלקטרונים מיוחד, ויכול לקיים אינטראקציה עם כמעט כל האלמנטים. אדמה נמשכת בדרך כלל בסגסוגות אלומיניום ואלומיניום כוללות LA (LA (Lanthanum), CE (cerium), Y (yttrium) ו- SC (סקנדיום). לעתים קרובות הם מתווספים לנוזל אלומיניום עם שינויים, חומרי גרעין וסוכני גזז, שיכולים לטהר את הממיס, לשפר את המבנה, לשכלל את התבואה וכו '.

01טיהור כדור הארץ הנדיר

ככמות גדולה של תכלילי גז ותחמוצת (בעיקר מימן, חמצן וחנקן) תובא במהלך ההיתוך והיצקה של סגסוגת אלומיניום, חורי סיכה, סדקים, תכלילים וליקויים אחרים יתרחשו ביציקה (ראה איור 1 א), הפחתת חוזק של אלומיניום. קצב ונקבוביות של חור חור (ראה איור 1 ב), והפחתת התכלילים ויסודות מזיקים. הסיבה העיקרית היא שלאדמה נדירה יש זיקה גדולה למימן, שיכולים לספוג ולהמיס מימן בכמויות גדולות ויוצרים תרכובות יציבות ללא יצירת בועות, ובכך להפחית באופן משמעותי את תוכן המימן והנקבוביות של אלומיניום; באשר להשיג את המטרה של טיהור נוזל אלומיניום.

התרגול הוכיח כי לכדור הארץ הנדיר יש השפעה של צמצום תכולת המימן, החמצן והגופרית בסגסוגות אלומיניום ואלומיניום. Adding 0.1%~0.3% RE in aluminum liquid is helpful to better remove harmful impurities, refine impurities or change their morphology, so as to refine and evenly distribute grains;In addition, RE and harmful impurities with low melting point form binary compounds such as RES, REAs, and REPb, which are characterized by high melting point, low density, and stable chemical properties, and can be floated up to form slag and הוסרו, ובכך מטהר נוזל אלומיניום; החלקיקים העדינים הנותרים הופכים לגרעינים הטרוגניים של אלומיניום כדי לשכלל דגנים.

איור 1 SEM מורפולוגיה של 7075 סגסוגת ללא RE ו- W (Re) = 0.3%

א. לא מתווסף; ב. הוסף W (Re) = 0.3%

02מטמורפיזם של כדור הארץ הנדיר

שינוי אדמה נדיר בא לידי ביטוי בעיקר בזיקוק דגנים ודנדריטים, המעכב את המראה של שלב T2 Lamellar גס, ומבטל את השלב המסיבי הגס המופץ בקריסטל הראשוני ויוצר שלב כדורי, כך שהרצועה והתרכובות השבר בגבול התבואה מופחתות באופן משמעותי (ראו איור 2). גנאי, נדירים הם בעלי נדירים נדירים מהגביל שלהם, הם גדולים יותר מהגביל שלהם, הם בעלי תכונות נדירות יותר מאשר נדירות יותר מהגבולות שלהן נדירות גדולות יותר מהגבולות הגדולות שלה מתגבולות, פעיל יחסית. נמס בנוזל אלומיניום קל מאוד למלא את מומים פני השטח של שלב הסגסוגת, מה שמקטין את מתח השטח בממשק בין שלבים חדשים וישנים, ומשפר את קצב הגידול של גרעין הגביש; יחד עם זאת, הוא יכול גם ליצור סרט פעיל לפני השטח בין הדגנים לבין נוזל המותך כדי למנוע את הצמיחה של הדגנים המופקים ולכלפוף את מבנה ה- Alloy (ראה דמות.

איור 2 מיקרו -מבנה של סגסוגות עם תוספת RE שונה

א. המינון מחדש הוא 0; ב. התוספת מחדש היא 0.3%; ג. התוספת מחדש היא 0.7%

לאחר הוספת יסודות אדמה נדירים, גרגרי השלב (AL) החלו להיות קטנים יותר, מה שמילא תפקיד בזיקוק גרגרי (AL) שהפך לצורת ורד קטנה או מוט, כאשר התוכן של כדור הארץ הנדיר הוא 0.3%α. גודל התבואה של שלב (AL) הוא המטרה, והגדילה נדירה, עם הגדלת האדמה הנדירה. טמפרטורה גבוהה לפרק זמן מסוים, כדור הארץ הנדיר ימלא את התפקיד הגדול ביותר במטמורפיזם. בתוספת, מספר גרעיני הגביש של התרכובות שנוצרו על ידי אלומיניום וכדור הארץ הנדיר עולה מאוד כאשר המתכת מתגבשת, מה שהופך גם את מבנה הסגסוגת לעודד. המחקר מראה כי כדור הארץ נדיר יש השפעה של שינוי טוב על אלומיניום.

03 השפעה מיקרו -סגסוגת של כדור הארץ הנדיר

כדור הארץ הנדיר קיים בעיקר בסגסוגות אלומיניום ואלומיניום בשלוש צורות: תמיסה מוצקה במטריקס (Al); הפרדה בגבול פאזה, גבול תבואה וגבול דנדריט; תמיסה מוצקה או בצורה של תרכובת. ההשפעות המתחזקות של אדמה נדירה בסגסוגת האלומיניום בעיקר כוללות את תחזוקת הפתרון של פתיחה של גרעינים.

צורת הקיום של כדור הארץ הנדיר באלומיניום וסגסוגת אלומיניום קשורה קשר הדוק לכמות התוספת שלה. באופן כללי, כאשר תוכן RE הוא פחות מ- 0.1%, תפקידו של RE הוא בעיקר חיזוק תבואה עדין וחיזוק תמיסה סופית; כאשר תוכן RE הוא 0.25%~ 0.30%, RE ו- AL יוצרים מספר גדול של מוט כדורי או קצר כמו תרכובות אינטרקטאליות, המופצות בגבול תבואה או בגבול התבואה, ומספר גדול של חוסר סילוקציות, נוצרים משכבים שנמצאים בשנייה, המופערים, שזכאים, שניים, שניים, שניים, המופערים, שניים, שניים, שניים, שניים, משני, שניים, שניים, חיזוק שלב.

◆ ◆ השפעה של כדור הארץ הנדיר על תכונות של סגסוגת אלומיניום ואלומיניום ◆◆

01 השפעת כדור הארץ הנדיר על תכונות מכניות מקיפות של סגסוגת

ניתן לשפר את הכוח, קשיות, התארכות, קשיחות שבר, עמידות בלאי ותכונות מכניות מקיפות אחרות של הסגסוגת על ידי הוספת כמות מתאימה של כדור הארץ הנדיר .0.3% re מתווסף ליציקת סדרת אלומיניום ZL10 סגסוגת אלומיניום ZL10_bמ- 205.9 MPa ל- 274 MPa, ו- Hb מ- 80 ל- 108; הוספת 0.42% SC ל- 7005 Alloyσ_bגדל מ- 314MPA ל- 414MPA, σ_0.2גדלה מ- 282MPA ל- 378MPA, הפלסטיות עלתה מ 6.8% ל -10.1%, ויציבות הטמפרטורה הגבוהה שופרה משמעותית; LA ו- CE יכול לשפר משמעותית את העל-פלסטיות של הסגסוגת. הוספת 0.14%~ 0.64%LA לסגסוגת AL-6MG-0.5MN מגדילה את הסופרפלסטיות מ- 430%ל- 800%~ 1000%; מחקר שיטתי של סגסוגת AL SI מראה כי ניתן לשפר את חוזק התשואה וחוזק מתיחה האולטימטיבי של הסגסוגת על ידי הוספת כמות מתאימה של SC.Fig. 3 מראה את מראה ה- SEM של שבר מתיחה של Al-Si7-Mg_0.8סגסוגת, מה שמצביע על כך שמדובר בשבר מחשוף שביר טיפוסי ללא RE, ואילו לאחר הוספת 0.3% RE, מופיע מבנה גמיש ברור בשבר, מה שמעיד שיש לו קשיחות ומשיכות טובה.

איור 3 מורפולוגיה של שבר מתיחה

א. לא הצטרף RE; ב. הוסף 0.3% Re

02השפעת כדור הארץ הנדיר על תכונות טמפרטורה גבוהה של סגסוגות

הוספת כמות מסוימת שלכדור הארץ הנדירלסגסוגת אלומיניום יכולה לשפר ביעילות את התנגדות החמצון בטמפרטורה גבוהה של סגסוגת אלומיניום. הגדרת 1%~ 1.5%מעורבב אדמה נדירה לסגסוגת היצירה של Al Si eutectic מעלה את חוזק הטמפרטורה הגבוה ב 33%, הטמפרטורה הגבוהה של הטמפרטורה (300 ℃, 1000 שעות) על ידי 44%, והעמידות של התנגדות של מיציות, משופרות באופן משמעותי, שירה, בהשתלמות, בהשתקפות של מיציות; סגסוגות יכולות לשפר את המאפיינים בטמפרטורה גבוהה של הסגסוגות; הסגסוגת AL-8.4% FE-3.4% CE המוצקה במהירות יכולה לעבוד במשך זמן רב מתחת ל -400 ℃, ולשפר מאוד את טמפרטורת העבודה של סגסוגת אלומיניום; SC מתווסף לסגסוגת AL MG SI כדי ליצור AL AL ​​AL₃חלקיקי SC שאינם קלים לגילויים בטמפרטורה גבוהה ומשתתפים עם המטריצה ​​כדי להצמיד את גבול התבואה, כך שהסגסוגת שומרת על מבנה לא מגובש במהלך חישול, ומשפרת מאוד את המאפיינים בטמפרטורה הגבוהה של הסגסוגת.

03 השפעת כדור הארץ הנדיר על תכונות אופטיות של סגסוגות

הוספת אדמה נדירה לסגסוגת אלומיניום יכולה לשנות את המבנה של סרט תחמוצת השטח שלו, מה שהופך את פני השטח ליותר בהירים ויפים. כאשר 0.12%~ 0.25%RE מתווסף לסגסוגת האלומיניום, ההשתקפות של פרופיל 6063 המחומצן והצבעוני היא עד 92%; כאשר 0.1%~ 0.3%מתווסף ללימודי אלומינום של אלומיניום.

04 השפעת כדור הארץ הנדיר על תכונות חשמליות של סגסוגות

הוספת מחדש לאלומיניום בעל טוהר גבוה מזיקה למוליכות הסגסוגת, אך ניתן לשפר את המוליכות במידה מסוימת על ידי הוספת סגסוגות מתאימות לתעשייה לאלומיניום טהור ותעשייה Al Mg Si. סגסוגת, שאומצה על ידי מרבית מפעלי החוט המקומיים; הוסיפו עקבות אדמה נדירה לאלומיניום טוהר כדי להפוך את הקבל של נייר הכסף. כאשר משתמשים בו במוצרי 25KV, מדד הקיבול מוכפל, הקיבולת לנפח היחידה מוגברת פי 5, המשקל מצטמצם ב- 47%ונפח הקבל מופחת באופן משמעותי.

05השפעת כדור הארץ הנדיר על התנגדות קורוזיה של סגסוגת

בסביבות שירות מסוימות, במיוחד בנוכחות יוני כלוריד, סגסוגות חשופות לקורוזיה, קורוזיה של נקיק, קורוזיה מתח ועייפות קורוזיה. על מנת לשפר את עמידות הקורוזיה של סגסוגות אלומיניום, בוצעו מחקרים רבים. נמצא כי הוספת כמות מתאימה של כדור הארץ הנדיר לסגסוגות אלומיניום יכולה לשפר ביעילות את עמידות הקורוזיה שלהם. הדגימות שנעשו על ידי הוספת כמויות שונות של אדמות נדירות מעורבות (0.1%~ 0.5%) לאלומיניום היו ספוגים במי מלח ומי ים מלאכותיים במשך שלוש שנים רצופות. התוצאות מראות כי הוספת כמות קטנה של אדמות נדירות לאלומיניום יכולה לשפר את עמידות הקורוזיה של אלומיניום, ועמידות הקורוזיה במי מלח ומי ים מלאכותיים היא 24% ו -32% גבוהה יותר מזו של אלומיניום, בהתאמה, תוך שימוש בשיטת אדים כימית ותוספת אדמה רב-רכיבה עטורית (LA, אונטור של 20224, על פי נדיר של 2022, נדיר של 20224, סגסוגת, הפיכת פוטנציאל האלקטרודה של פני השטח של סגסוגת אלומיניום נוטה להיות אחידה, ושיפור ההתנגדות לקורוזיה בין גרגרית וקורוזיה מתח; הוספת LA לסגסוגת אלומיניום גבוהה של Mg יכולה לשפר באופן משמעותי את יכולת הקורוזיה האנטי-ימית של יכולת הסגסוגות; בשימוש נרחב כחומרים חלליים.

◆ ◆ טכנולוגיית הכנה של סגסוגת אלומיניום אדמה נדירה ◆ ◆

כדור הארץ הנדיר מתווסף לרוב בצורה של יסודות קורט בסגסוגות אלומיניום וסגסוגות אחרות. לכדור הארץ הנדיר יש פעילות כימית גבוהה, נקודת התכה גבוהה, וקל לחמצן ולשרוף בטמפרטורות גבוהות. זה גרם לקשיים מסוימים בהכנה ויישום של סגסוגות אלומיניום נדירות של כדור הארץ. במחקר הניסוי לטווח הארוך, אנשים ממשיכים לחקור את שיטות ההכנה של סגסוגות אלומיניום אדמה נדירות. בהווה, שיטות הייצור העיקריות להכנת סגסוגות אלומיניום אדמה נדירות הן שיטת ערבוב, שיטת אלקטרוליזה של מלח מותך ושיטת הפחתה אלומינותרמית.

01 שיטת ערבוב

שיטת התכה מעורבת היא להוסיף אדמה נדירה או מתכת אדמה נדירה מעורבת לנוזל אלומיניום בטמפרטורה גבוהה ביחס לייצור סגסוגת אב או סגסוגת יישומים, ואז להמיס את סגסוגת הראשי ואת האלומיניום הנותר בהתאם לקצבה המחושבת יחד, לערבב ולשכלל באופן מלא.

02 הַפרָדָה חַשְׁמָלִית

שיטת האלקטרוליזה של המלח המותך היא להוסיף תחמוצת אדמה נדירה או מלח אדמה נדיר לתא האלקטרוליטי האלומיניום התעשייתי ואלקטרוליזה עם תחמוצת אלומיניום כדי לייצר סגסוגת אלומיניום אדמה נדירה. שיטת אלקטרוליזה של מלח מלח התפתחה במהירות יחסית בסין. באופן כללי, ישנן שתי דרכים, כלומר שיטת קתודה נוזלית ושיטת אאוטקטואיד אלקטרוליטית. נכון לעכשיו, פותח כי ניתן להוסיף ישירות תרכובות אדמה נדירות לתאים אלקטרוליטיים אלומיניום תעשייתיים, וסגסוגות אלומיניום אדמה נדירות ניתן לייצר על ידי אלקטרוליזה של נמס כלוריד בשיטה אאוטקטואידית.

03 שיטת הפחתה אלומינותרמית

מכיוון שלאלומיניום יכולת צמצום חזקה, ואלומיניום יכול ליצור מגוון של תרכובות בין -מטאליות עם אדמה נדירה, אלומיניום יכול לשמש כחומר צמצום להכנת סגסוגות אלומיניום אדמה נדירות. התגובות הכימיות העיקריות מוצגות בנוסחה הבאה:

RE₂O₃+ 6AL → 2REAL₂+ אל₂O₃

ביניהם, תחמוצת אדמה נדירה או סיגים עשירים באדמה נדירים יכולים לשמש כחומרי גלם אדמה נדירים; החומר המפחית יכול להיות אלומיניום טהור תעשייתי או אלומיניום סיליקון; טמפרטורת ההפחתה היא 1400 ℃ ~ 1600 ℃. בשלב המוקדם, היא בוצעה במצבה של חוקרים של סוכן חימום ושטף, טמפרטורת הפחתה גבוהה יגרמו לבעיות רבות; בטמפרטורה נמוכה יותר (780 ℃), תגובת הפחתה האלומינותרמית הושלמה במערכת הנתרן פלואוריד ונתרן כלוריד, הנמנעת מהבעיות הנגרמות על ידי הטמפרטורה הגבוהה המקורית.

◆ ◆ התקדמות היישום של סגסוגת אלומיניום אדמה נדירה ◆ ◆

01 יישום סגסוגת אלומיניום אדמה נדירה בתעשיית הכוח

בשל היתרונות של מוליכות טובה, יכולת נשיאה גדולה בזרם גדול, חוזק גבוה, עמידות בלאי, עיבוד קל וחיי שירות ארוכים, ניתן להשתמש בסגסוגת אלומיניום אדמה נדירה לייצור כבלים, קווי הילוכים תקורה, ליבות תיל, חוטי שקופיות וחוטים דקים למטרות מיוחדות. הוספה של כמות קטנה של RE במערכת סגסוגת Al Si יכולה לשפר את המוליכה, מה שמאפשרות של Alumon, Alumon, Alumon, Alumon, Alumon, Alumon, Alumon alloy, שיש לה השפעה רבה יותר על התכונות החשמליות. הוספת כמות מתאימה של אדמה נדירה יכולה לשפר את המורפולוגיה וההפצה הקיימת של הסיליקון בסגסוגת, שיכולה לשפר ביעילות את התכונות החשמליות של אלומיניום; הוספת כמות קטנה של yttrium או yttrium עשיר מעורבב נדיר אדמה לאדמה נדירה לחוט העמידה באלומיניום, יכולה לשפר את התנגדות הטמפרטורה הגבוהה ביותר, אך גם לשפר את התנגדות הנדירה של התנגדות, לא רק את התנגדות המוליכה, מערכת סגסוגת. כבלים ומוליכים העשויים מסגסוגת אלומיניום אדמה נדירה יכולים להגדיל את טווח מגדל הכבלים ולהרחיב את חיי השירות של הכבלים.

02יישום סגסוגת אלומיניום אדמה נדירה בענף הבנייה

6063 סגסוגת אלומיניום היא הנפוצה ביותר בענף הבנייה. הוספת 0.15% ~ 0.25% אדמה נדירה יכולה לשפר באופן משמעותי את מבנה המבנה והעיבוד של AS, ויכולה לשפר את ביצועי ההחלפה, אפקט טיפול בחום, תכונות מכניות, עמידות בפני קורוזיה, ביצועי טיפול פני השטח וטון צבע. זה נמצא כי אדמה נדירה מופצת בעיקר ב 6063 אלומיניום מתרכאים במורכבים נטרוליים של גבול הדגנים, בביצועים ובאופן מתנשאים, ובאמצעותם של התבנית, ובגבול התבנית, ובגבול התבנית, צמצם את מבנה הדנדריט ואת הדגנים, כך שגודל האוטקטיקה הבלתי -מפולרת וגודל הגומה באזור הגומה הופכים קטנים משמעותית, ההתפלגות אחידה, והצפיפות גדלה, כך שהתכונות השונות של הסגסוגת ישתפרו עד דרגות שונות. לדוגמה, חוזק הפרופיל מוגבר ביותר מ- 20%, ההתארכות מוגברת ב- 50%, ושיעור הקורוזיה מצטמצם ביותר מפעמיים, עובי סרט תחמוצת עולה ב -5%~ 8%, ונכס הצביעה עולה בכ -3%. לפיכך, פרופילי בניין סגסוגת RE-6063.

03יישום סגסוגת אלומיניום אדמה נדירה במוצרים יומיים

הוספת עקבות אדמה נדירה לאלומיניום טהור וסדרות אלומיניום סדרות אלומיניום לשימוש יומיומי יכולות לשפר משמעותית את התכונות המכניות, נכסי רישום עמוקים ועמידות בפני קורוזיה. הצרכים היומיומיים כמו סירי אלומינין, פנדי אלומיניום, אלומיניום, אלומיניום, תומך בביצועים אלומיניום, אלומיניום, אלומיניום, אלומיניום, אלומיניום, אלומיניום, אלומיניום, אלומיניום, יש יותר מפי שניים מהתנגדות לקורוזיה, 10% ~ 15% הפחתה במשקל, 10% ~ 20% עלייה בתשואה, 10% ~ 15% הפחתת עלות ייצור, וביצועי רישום עמוקים טובים יותר וביצועי עיבוד עמוקים בהשוואה למוצרי סגסוגת אלומיניום ללא כדור הארץ הנדיר. ישנו את הצרכים היומיומיים של סגסוגת אלומיניום נדירה נעשה שימוש נרחב, והמוצרים גדלו באופן משמעותי, והם מכרו את השווקים הזרים.

04 יישום סגסוגת אלומיניום אדמה נדירה בהיבטים אחרים

הוספת כמה אלפי אדמה נדירים בסגסוגת הליהוק הנפוצה ביותר בסדרת AL SI יכולה לשפר משמעותית את ביצועי העיבוד של הסגסוגת. מותגים רבים של מוצרים שימשו בכלי טיס, אוניות, מכוניות, מנועי דיזל, אופנועים וכלי רכב משוריינים (בוכנה, תיבת הילוכים, צילינדר, מכשור וחלקים אחרים). במחקר ויישום נמצא כי SC הוא האלמנט היעיל ביותר למיטוב המבנה והמאפיינים של סגסוגות אלומיניום. יש לו חיזוק פיזור חזק, חיזוק חידוד התבואה, חיזוק פתרונות וחיזוק סגסוגות מיקרו-סגסוגות על אלומיניום, ויכול לשפר את הכוח, הקשיות, הפלסטיות, הקשיחות, עמידות בפני קורוזיה, עמידות בפני חום וכו '. של סגסוגות. על ידי נאס"א יש חוזק גבוה וטמפרטורה גבוהה ויציבות בטמפרטורה נמוכה והוחל על חלקים מבניים של מטוסים ומטוסים; סגסוגת ה- 0146al Cu Li SC שפותחה על ידי רוסיה הוחלה על מיכל הדלק הקריוגני של החלל.

מכרך 33, גיליון 1 של כדור הארץ הנדיר מאת וואנג הוי, יאנג אן ויון צ'י