Permohonannadir bumiDalam aloi aluminium pemutus dilakukan lebih awal di luar negara. Walaupun China memulakan penyelidikan dan penggunaan aspek ini hanya pada tahun 1960 -an, ia telah berkembang dengan pesat. Banyak kerja telah dilakukan dari penyelidikan mekanisme kepada aplikasi praktikal, dan beberapa pencapaian telah dibuat. Dengan penambahan unsur-unsur nadir bumi, sifat-sifat mekanikal, sifat pemutus dan sifat-sifat elektrik aloi aluminium telah bertambah baik. bahan penyimpanan hidrogen nadir bumi, dll.
◆ ◆ Mekanisme tindakan nadir bumi dalam aloi aluminium dan aluminium ◆ ◆
Nade Earth mempunyai aktiviti kimia yang tinggi, potensi rendah dan susunan lapisan elektron khas, dan boleh berinteraksi dengan hampir semua elemen. Bumi yang biasa digunakan dalam aloi aluminium dan aluminium termasuk LA (lanthanum), CE (Cerium), Y (yttrium) dan sc (Scandium). Mereka sering dimasukkan ke dalam cecair aluminium dengan pengubah, ejen nukleus dan agen degassing, yang boleh membersihkan cair, memperbaiki struktur, memperbaiki bijirin, dll.
01Penyucian Bumi Rare
Sebagai banyak inklusi gas dan oksida (terutamanya hidrogen, oksigen dan nitrogen) akan dibawa masuk semasa pencairan dan pemutus aloi aluminium, pinholes, retak, kemasukan dan kecacatan lain akan berlaku dalam pemutus (lihat Rajah aluminium lebur, pengurangan kadar pinhole dan keliangan (lihat Rajah 1B), dan pengurangan kemasukan dan unsur -unsur berbahaya. Alasan utama ialah Rade Earth mempunyai pertalian besar dengan hidrogen, yang dapat menyerap dan membubarkan hidrogen dalam kuantiti yang besar Bentuk sebatian refraktori, yang kebanyakannya dikeluarkan dalam bentuk sanga dalam proses peleburan, untuk mencapai tujuan pemurnian cecair aluminium.
Amalan telah membuktikan bahawa nadir bumi mempunyai kesan mengurangkan kandungan hidrogen, oksigen dan sulfur dalam aloi aluminium dan aluminium. Menambah 0.1% ~ 0.3% RE dalam cecair aluminium adalah berguna untuk lebih baik menghilangkan kekotoran yang berbahaya, memperbaiki kekotoran atau mengubah morfologi mereka, untuk menapis dan mengedarkan biji -bijian yang sama dengan bentuk yang rendah dan tidak dapat dibentuk oleh titik -titik yang tinggi dan tidak dapat dibentuk, dikeluarkan, dengan itu membersihkan cecair aluminium; zarah halus yang tersisa menjadi nukleus heterogen aluminium untuk memperbaiki bijirin.
Rajah 1 SEM morfologi 7075 aloi tanpa Re dan W (Re) = 0.3%
a. Re tidak ditambah; b. Tambah W (Re) = 0.3%
02Metamorfisme Bumi Rare
Pengubahsuaian nadir bumi terutamanya ditunjukkan dalam penapisan bijirin dan dendrit, menghalang penampilan fasa T2 lamellar kasar, menghilangkan fasa besar -besaran kasar yang diedarkan di dalam kristal utama dan membentuk fasa sfera, supaya sebatian jalur dan fragmen itu dikurangkan secara besar -besaran. Sifat -sifatnya agak aktif. Pencegahan dalam cecair aluminium sangat mudah untuk mengisi kecacatan permukaan fasa aloi, yang mengurangkan ketegangan permukaan pada antara muka antara fasa baru dan lama, dan meningkatkan kadar pertumbuhan nukleus kristal;
Rajah 2 Mikrostruktur aloi dengan penambahan semula yang berbeza
a. Dosis semula ialah 0; b. Penambahan semula ialah 0.3%; c. Penambahan semula ialah 0.7%
Setelah menambah unsur -unsur nadir bumi, bijirin fasa (Al) mula menjadi lebih kecil, yang memainkan peranan dalam penapisan bijirin (Al) berubah menjadi bentuk mawar kecil atau rod, apabila kandungan nadir bumi adalah 0.3%saiz bijirin (al) Ia disimpan pada suhu yang tinggi untuk tempoh masa tertentu, nadir bumi akan memainkan peranan terbesar dalam metamorfisme. Selain itu, bilangan nukleus kristal sebatian yang dibentuk oleh aluminium dan bumi jarang berlaku apabila logam mengkristal, yang juga menjadikan struktur aloi ditapis.
03 Kesan mikro dari nadir bumi
Nadir bumi terutamanya wujud dalam aloi aluminium dan aluminium dalam tiga bentuk: larutan pepejal dalam matriksa (Al); pemisahan pada sempadan fasa, sempadan bijian dan sempadan dendrite; larutan pepejal dalam atau dalam bentuk kompaun.
Bentuk kewujudan bumi nadir dalam aloi aluminium dan aluminium berkait rapat dengan jumlah penambahannya. Secara amnya, apabila kandungan RE kurang daripada 0.1%, peranan RE adalah pengukuhan bijirin yang halus dan penyelesaian larutan terhingga, apabila kandungan RE adalah 0.25%~ 0.30%, RE dan Al membentuk sejumlah besar sfera atau rod pendek seperti sebatian intermetallic, yang disebarkan di dalam biji -bijian, dan sebilangan besar. akan menghasilkan kesan pengaliran mikro seperti pengukuhan fasa kedua.
◆ ◆ Kesan Bumi Rare pada sifat aloi aluminium dan aluminium ◆◆
01 Kesan Nade Earth pada Sifat Mekanikal Komprehensif Aloi
Kekuatan, kekerasan, pemanjangan, ketangguhan patah, rintangan haus dan sifat -sifat mekanikal komprehensif yang lain dari aloi dapat ditingkatkan dengan menambahkan jumlah yang sesuai dari bumi yang nadit.0.3% Re ditambah untuk membuang aloi siri ZL10 aluminiumbdari 205.9 MPa hingga 274 MPa, dan Hb dari 80 hingga 108; menambah 0.42% SC hingga 7005 aloibmeningkat dari 314mpa hingga 414mpa, σ0.2Peningkatan dari 282MPa kepada 378MPa, keplastikan meningkat dari 6.8% kepada 10.1%, dan kestabilan suhu tinggi telah dipertingkatkan dengan ketara; LA dan CE dapat meningkatkan superplasticity aloi. Menambah 0.14%~ 0.64%LA ke al-6mg-0.5mn aloi meningkatkan superplasticity dari 430%hingga 800%~ 1000%; kajian sistematik aloi al Si menunjukkan bahawa kekuatan hasil dan kekuatan tegangan muktamad aloi dapat ditingkatkan dengan menambah jumlah yang sesuai dengan sc.fig. 3 menunjukkan penampilan SEM fraktur tegangan al-Si7-mg0.8Aloi, yang menunjukkan bahawa ia adalah patah tulang belakang yang rapuh tanpa RE, sementara selepas 0.3% RE ditambah, struktur degradasi jelas muncul dalam patah, yang menunjukkan bahawa ia mempunyai ketangguhan dan kemuluran yang baik.
Rajah 3 morfologi patah tegangan
a. Tidak menyertai re; b. Tambah 0.3% Re
02Kesan Bumi Rare pada Sifat Suhu Tinggi Aloi
Menambah sejumlahnadir bumike dalam aloi aluminium secara berkesan dapat meningkatkan rintangan pengoksidaan suhu tinggi aloi aluminium. Meningkatkan 1%~ 1.5%campuran nadir bumi ke aloi eutektik yang lebih tinggi, peningkatan suhu tinggi, Aloi al cu dapat meningkatkan sifat suhu tinggi aloi; aloi al-3.4% fe-3.4% CE yang cepat dapat berfungsi untuk masa yang lama di bawah 400 ℃, sangat meningkatkan suhu aloi aluminium; SC ditambah ke aloi al-mg si aloi untuk membentuk al-alo3Zarah-zarah SC yang tidak mudah untuk kasar pada suhu tinggi dan bersekutu dengan matriks untuk memasukkan sempadan bijian, supaya aloi mengekalkan struktur yang tidak disusun semasa penyepuhlindapan, dan meningkatkan sifat suhu tinggi aloi.
03 Kesan Bumi Rare pada sifat optik aloi
Menambah nadir bumi ke dalam aloi aluminium dapat mengubah struktur filem oksida permukaannya, menjadikan permukaan lebih cerah dan cantik. Apabila 0.12%~ 0.25%Re ditambah kepada aloi aluminium, reflektif profil yang dioksidakan dan berwarna -warni.
04 Kesan Bumi Rare pada Sifat Elektrik Aloi
Menambah RE ke aluminium kemelut yang tinggi adalah berbahaya kepada kekonduksian aloi, tetapi kekonduksian dapat diperbaiki pada tahap tertentu dengan menambahkan RE yang sesuai untuk aluminium murni perindustrian dan aloi konduktif. Aloi, yang telah diterima pakai oleh kebanyakan kilang kawat domestik; tambah jejak nadir bumi ke aluminium kemelut tinggi untuk menjadikan kapasitor foil. Apabila digunakan dalam produk 25kV, indeks kapasitans adalah dua kali ganda, kapasiti per unit jumlah meningkat sebanyak 5 kali, berat dikurangkan sebanyak 47%, dan jumlah kapasitor berkurangan.
05Kesan Bumi Rare pada rintangan kakisan aloi
Di sesetengah persekitaran perkhidmatan, terutamanya di hadapan ion klorida, aloi terdedah kepada kakisan, kakisan celah, kakisan tekanan dan keletihan kakisan. Dalam perintah untuk meningkatkan ketahanan kakisan aloi aluminium, banyak kajian telah dijalankan. Telah didapati bahawa menambahkan jumlah yang sesuai dengan nadir bumi kepada aloi aluminium dengan berkesan dapat meningkatkan rintangan kakisan mereka. Sampel yang dibuat dengan menambahkan jumlah yang berlainan dari nadar bumi campuran (0.1%~ 0.5%) kepada aluminium yang direndam dalam air garam dan air laut buatan selama tiga tahun berturut -turut. Hasilnya menunjukkan bahawa menambah sedikit bumi nadir ke aluminium dapat meningkatkan rintangan kakisan aluminium, dan rintangan kakisan dalam air garam dan air laut buatan adalah 24% dan 32% lebih tinggi daripada aluminium, menggunakan kaedah wap, Potensi elektrod permukaan aloi aluminium cenderung seragam, dan meningkatkan ketahanan terhadap kakisan intergranular dan kakisan tekanan; menambahkan LA ke aloi aluminium mg yang tinggi dapat meningkatkan keupayaan kakisan marin, menambahkan 1.5% ke aluminium yang tinggi, digunakan secara meluas sebagai bahan aeroangkasa.
◆ ◆ Teknologi penyediaan aloi aluminium nadir bumi ◆ ◆
Nade Earth kebanyakannya ditambah dalam bentuk unsur jejak dalam aloi aluminium dan aloi lain. Nade Earth mempunyai aktiviti kimia yang tinggi, titik lebur yang tinggi, dan mudah dioksidakan dan dibakar pada suhu tinggi. Ini telah menyebabkan kesukaran tertentu dalam penyediaan dan penggunaan aloi aluminium nadir bumi. Dalam penyelidikan eksperimen jangka panjang, orang terus meneroka kaedah penyediaan aloi aluminium nadir bumi.
01 Kaedah pencampuran
Kaedah lebur bercampur adalah untuk menambah nadir bumi atau logam nadir bumi bercampur ke dalam cecair aluminium suhu tinggi dalam perkadaran untuk menjadikan aloi induk atau aloi aplikasi, dan kemudian mencairkan aloi induk dan baki aluminium mengikut elaun yang dikira bersama-sama, kacau sepenuhnya dan halus.
02 Elektrolisis
Kaedah elektrolisis garam cair adalah untuk menambah oksida nadir bumi atau garam nadir bumi ke dalam sel elektrolitik aluminium industri dan elektrolisis dengan aluminium oksida untuk menghasilkan aloi aluminium nadir bumi. Umumnya, terdapat dua cara, iaitu kaedah katod cecair dan kaedah eutektoid elektrolitik. Pada masa ini, ia telah dibangunkan bahawa sebatian nadir bumi boleh ditambah secara langsung kepada sel -sel elektrolisis aluminium industri, dan aloi aluminium nadir bumi boleh dihasilkan oleh elektrolisis cair klorida dengan kaedah eutektoid.
03 Kaedah pengurangan aluminotermik
Kerana aluminium mempunyai keupayaan pengurangan yang kuat, dan aluminium dapat membentuk pelbagai sebatian intermetallic dengan nadir bumi, aluminium dapat digunakan sebagai agen pengurangan untuk menyediakan aloi aluminium nadir bumi. Reaksi kimia utama ditunjukkan dalam formula berikut:
RE2O3+ 6al → 2real2+ Al2O3
Di antara mereka, nadir oksida nadiri atau slag yang kaya dengan bumi boleh digunakan sebagai bahan mentah nadir bumi; ejen pengurangan boleh menjadi aluminium murni perindustrian atau aluminium silikon; Pada suhu yang lebih rendah (780 ℃), tindak balas pengurangan aluminotermik diselesaikan dalam sistem natrium fluorida dan natrium klorida, yang mengelakkan masalah yang disebabkan oleh suhu tinggi asal.
◆ ◆ Kemajuan aplikasi aloi aluminium nadir bumi ◆ ◆
01 Penggunaan aloi aluminium nadir bumi dalam industri kuasa
Oleh kerana kelebihan kekonduksian yang baik, kapasiti bawaan semasa yang besar, kekuatan yang tinggi, rintangan haus, pemprosesan mudah dan hayat perkhidmatan yang panjang, aloi aluminium nadir bumi boleh digunakan untuk mengeluarkan kabel, garis penghantaran overhead, teras dawai, wayar slaid dan wayar nipis. Kandungan yang tinggi, yang mempunyai kesan yang lebih besar terhadap sifat elektrik. Menambah jumlah yang sesuai di bumi jarang dapat meningkatkan morfologi dan pengedaran silikon yang ada dalam aloi, yang secara efektif dapat memperbaiki sifat-sifat elektrik aluminium; Sistem aloi aluminium. Kabel dan konduktor yang diperbuat daripada aloi aluminium nadir bumi boleh meningkatkan rentang menara kabel dan memperluaskan hayat perkhidmatan kabel.
02Permohonan aloi aluminium nadir bumi dalam industri pembinaan
6063 aloi aluminium adalah yang paling banyak digunakan dalam industri pembinaan. Menambah 0.15% ~ 0.25% nadir bumi boleh meningkatkan struktur dan struktur pemprosesan sebagai penempatan, dan dapat meningkatkan prestasi penyemperitan, kesan rawatan haba, sifat-sifat mekanikal, rintangan kakisan, prestasi rawatan permukaan dan nada warna. Sebatian untuk memperbaiki struktur dendrite dan bijirin, supaya saiz eutektik yang tidak dapat diselesaikan dan saiz dosis di kawasan dimple menjadi lebih kecil, pengedarannya seragam, dan ketumpatan meningkat, sehingga pelbagai sifat aloi diperbaiki menjadi darjah yang berbeza -beza. Sebagai contoh, kekuatan profil meningkat lebih daripada 20%, pemanjangan meningkat sebanyak 50%, dan kadar kakisan dikurangkan lebih daripada dua kali, ketebalan filem oksida meningkat sebanyak 5%~ 8%, dan harta pewarna meningkat sebanyak kira-kira 3%.
03Penggunaan aloi aluminium nadir bumi dalam produk harian
Menambah jejak nadir bumi ke aluminium aluminium tulen dan aloi aluminium siri aluminium untuk produk aluminium penggunaan harian dapat meningkatkan sifat -sifat mekanikal, sifat lukisan yang mendalam dan rintangan kakisan. Aloi mempunyai lebih daripada dua kali ganda rintangan kakisan, pengurangan berat badan 10% ~ 15%, peningkatan hasil 10% ~ 20%, pengurangan kos pengeluaran 10% ~ 15%, dan lukisan yang lebih mendalam dan prestasi pemprosesan yang mendalam berbanding dengan produk aloi aluminium tanpa bumi.
04 Penggunaan aloi aluminium nadir bumi dalam aspek lain
Menambah beberapa ribu bumi nadir dalam aloi pemutus siri al SI yang paling banyak digunakan dapat meningkatkan prestasi pemesinan aloi. Banyak jenama produk telah digunakan dalam pesawat, kapal, kereta, enjin diesel, motosikal dan kenderaan perisai (piston, kotak gear, silinder, instrumentasi dan bahagian lain). Ia mempunyai pengukuhan penyebaran yang kuat, pengukuhan penghalusan bijirin, pengukuhan penyelesaian dan kesan pengukuhan mikro pada aluminium, dan dapat meningkatkan kekuatan, kekerasan, kepekaan, ketahanan, ketahanan kakisan, rintangan haba, dan sebagainya. Siri aloi scandium aluminium yang dibangunkan oleh NASA mempunyai kekuatan tinggi dan suhu tinggi dan kestabilan suhu rendah dan telah digunakan untuk pesawat pesawat dan bahagian struktur pesawat; aloi 0146al Cu li sc yang dibangunkan oleh Rusia telah digunakan untuk tangki bahan api cryogenic.
Dari Volume 33, Isu 1 Rare Earth oleh Wang Hui, Yang An dan Yun Qi
Masa Post: Jul-05-2023