UporabaRedka zemljaV kastingu aluminijeve zlitine je bila izvedena prej v tujini. Čeprav je Kitajska raziskala in uporaba tega vidika začela šele v šestdesetih letih prejšnjega stoletja, se je hitro razvijala. A lot of work has been done from mechanism research to practical application, and some achievements have been made.With the addition of rare earth elements, the mechanical properties, casting properties and electrical properties of aluminum alloys have been greatly improved.In the field of new materials, the rich optical, electrical and magnetic properties of rare earth elements also play an important role in making rare earth permanent magnetic materials, rare earth light-emitting materiali, redki zemeljski materiali za shranjevanje vodika itd.
◆ ◆ Akcijski mehanizem redke zemlje v aluminiju in aluminijevi zlitini ◆ ◆
Redka Zemlja ima visoko kemijsko aktivnost, nizko potencialno in posebno razporeditev slojev elektronov in lahko medsebojno vpliva na skoraj vse elemente.Lanthanum), CE (Cerium), Y (yttrium) in sc (Skandij). Pogosto jih dodajamo v aluminijasto tekočino z modifikatorji, nukleativnimi sredstvi in razplinjevalnimi sredstvi, ki lahko očistijo talino, izboljšajo strukturo, izpopolnijo zrno itd.
01Čiščenje redke zemlje
Kot velika količina vključkov plina in oksida (predvsem vodik, kisik in dušik) se bo med taljenjem in vlivanjem aluminijeve zlitine pripeljala, se bo v kastingu pojavil, da se bodo pojavile, vključitve in druge okvare (glej sliko 1A), ki je v očitni snovi, ki je v glavnem maniriranju, v glavnem zatiranje ozemlja, ki je v glavnem zatiranje ozemlja, ki ga je v glavnem zajezil, da je v glavnem čistilni ozem, ki ga je v glavnem zajezil, v glavnem maniferna zemeljska ozemljitev, ki je v glavnem zajezil, da se je v glavnem zajezil, da je v glavnem čiščenje ozemlja, ki je v glavnem zamikanje ozemlja, ki ga je v glavnem manifuziran 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 Dušik tvorijo ognjevzdržne spojine, ki se večinoma odstranijo v obliki žlindre v postopku taljenja, da bi dosegli namen čiščenja aluminijaste tekočine.
Praksa je dokazala, da redka Zemlja vpliva na zmanjšanje vsebnosti vodika, kisika in žvepla v aluminijastih in aluminijevih zlitinah. 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 odstranjeno, s čimer čistijo aluminijasto tekočino; preostali drobni delci postanejo heterogena jedra aluminija, da rafinirajo zrna.
Slika 1 SEM morfologija 7075 zlitine brez RE in W (Re) = 0,3%
a. Re ni dodan; b. Dodaj w (re) = 0,3%
02Metamorfizem redke Zemlje
Rare earth modification is mainly manifested in refining grains and dendrites, inhibiting the appearance of coarse lamellar T2 phase, eliminating the coarse massive phase distributed in the primary crystal and forming spherical phase, so that the strip and fragment compounds at the grain boundary are significantly reduced (see Figure 2).Generally, the radius of rare earth atom is larger than that of aluminum atom, and Njene lastnosti so razmeroma aktivne. Taljenje v aluminijevi tekočini je zelo enostavno zapolniti površinske okvare zlitine, kar zmanjšuje površinsko napetost na vmesniku med novo in staro fazo in izboljša hitrost rasti kristalnega jedra; hkrati lahko tvori tudi površinski aktivni film med zrnom in moltno tekočino, da prepreči rast generiranih zrn.
Slika 2 mikrostruktura zlitin z različnim dodatkom
a. Odmerek je 0; b. Ponovni dodatek je 0,3%; c. Ponovni dodatek je 0,7%
Potem ko je dodajanje redkih zemeljskih elementov zrna (al) faze začela postajati manjša, kar je igralo vlogo pri rafiniranju zrnja (al), ki se je spremenilo v majhno obliko vrtnice ali palice, ko je vsebnost redke Zemlje 0,3%α -αthe Velikost (AL) faze, ki se je izkazalo, da se je le nekaj, kar se je zgodilo, da se redka zemeljska vsebnost, ki se je še povečala z nadaljnjim povečanjem zemeljske vsebine. Kadar se za določeno obdobje hrani pri visoki temperaturi, bo redka Zemlja igrala največjo vlogo pri metamorfizmu. Poleg tega se število kristalnih jeder spojin, ki jih tvori aluminij in redka Zemlja, močno poveča, ko kovina kristalizira tudi, da je struktura zlitine izpopolnjena.
03 Mikrolejni učinek redke zemlje
Redka Zemlja v glavnem obstaja v aluminijevih in aluminijevih zlitinah v treh oblikah: trdna raztopina v matriki α (Al); segregacija na fazni meji, meji zrn in meji dendrita; trdna raztopina v obliki ali v obliki spojine. Krepljenje učinkov redkih zemeljskih moči, ki se utrjuje z redkami, ali v obliki redkih zemeljskih moči.
Obstojna oblika redke zemlje v aluminiji in aluminijevi zlitini je tesno povezana z njeno dodajanje. Generally, when RE content is less than 0.1%, the role of RE is mainly fine grain strengthening and finite solution strengthening;When RE content is 0.25%~0.30%, RE and Al form a large number of spherical or short rod like intermetallic compounds, which are distributed in the grain or grain boundary, and a large number of dislocations, fine grain spheroidized structures and dispersed rare earth compounds appear, which will proizvajajo učinke mikro legiranja, kot je krepitev druge faze.
◆ ◆ Vpliv redke zemlje na lastnosti aluminijaste in aluminijeve zlitine ◆◆
01 Vpliv redke zemlje na celovite mehanske lastnosti zlitine
Moč, trdota, raztezanje, žilavost zloma, odpornost na obrabo in druge obsežne mehanske lastnosti zlitine je mogoče izboljšati z dodajanjem ustrezne količine redke zemlje.0.3% RE dodamo v litje aluminija z Alloyσ serije zl10.bod 205,9 MPa do 274 MPa in Hb od 80 do 108; dodajanje 0,42% SC do 7005 zlitinevitebpovečal z 314MPA na 414MPA, σ0,2Povečana z 282MPA na 378MPA se je plastičnost povečala s 6,8% na 10,1%, visokotemperaturna stabilnost pa se je znatno povečala; La in CE lahko znatno izboljšata superplastičnost zlitine. Če dodate 0,14%~ 0,64%LA, zlitine Al-6mg-0,5mn povečuje superplastičnost s 430%na 800%~ 1000%; sistematična študija zlitine Al Si kaže, da je mogoče moč donosa in končno natezno trdnost zlitine močno izboljšati z dodajanjem ustrezne količine SC.FIG. 3 prikazuje SEM videz nateznega zloma al-Si7-Mg0,8Zlitina, ki kaže, da gre za tipičen krhki razkorak cepljenja brez RE, medtem ko se po dodajanju 0,3% Re, se v zlomu pojavi očitna struktura dimne, kar kaže, da ima dobro žilavost in duktilnost.
Slika 3 Natezna morfologija zloma
a. Se ni pridružil re; b. Dodajte 0,3% re
02Vpliv redke zemlje na visoko temperaturne lastnosti zlitin
Dodajanje določene količineRedka zemljainto 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 Al Cu zlitine lahko izboljšajo visokotemperaturne lastnosti zlitin; hitro strjena Al-8,4% Fe-3.4% CE zlitina lahko dolgo deluje pod 400 ℃, kar močno izboljša delovno temperaturo aluminijeve zlitine; SC je dodan al mg zlitine, da oblikuje Al, da AL-3SC delci, ki jih pri visoki temperaturi ni enostavno zagroziti in se z matrico privabimo, da pripnete mejo zrn, tako da zlitina med žarjenjem ohranja necistalizirano strukturo in močno izboljša visokotemperaturne lastnosti zlitine.
03 Vpliv redke zemlje na optične lastnosti zlitin
Če dodate redko zemljo v aluminijevo zlitino, lahko spremenite strukturo svojega površinskega oksidnega filma, zaradi česar je površina bolj svetla in lepa. Ko se aluminijasti zlitini doda 0,12%0,25%RE, je odbojnost oksidiranega in barvnega 6063 profila lahko do 92%, ko je 0,1%~ 0,3%dodal, da se aluminum aluminum.
04 Vpliv redke zemlje na električne lastnosti zlitin
Dodajanje R do visoke čistosti aluminija je škodljivo za prevodnost zlitine, vendar je mogoče prevodnost do neke mere izboljšati z dodajanjem ustreznega RE industrijskega čistega aluminije in al mg Si prevodnih zlitin. Eksperimentalne rezultate kažejo, da lahko prevodnost aluminije izboljšata z 2% ~ 3%, tako da se z dodatkom 0,2% epl. Zlitina, ki jo je sprejela večina domačih žičnih tovarn; dodajte sled redke zemljo aluminiju visoke čistosti, da naredi kondenzator folije. Kadar se uporablja v 25kV izdelkih, se indeks kapacitivnosti podvoji, zmogljivost na enoto volumna se poveča za 5 -krat, teža se zmanjša za 47%, prostornina kondenzatorja pa se znatno zmanjša.
05Vpliv redke zemlje na korozijsko odpornost zlitine
V nekaterih servisnih okoljih, zlasti v prisotnosti kloridnih ionov, so zlitine ranljive za korozijo, korozijo vrzeli, stresno korozijo in utrujenost korozije. V bidlem, da bi izboljšali korozijsko odpornost aluminijevih zlitin, je bilo izvedenih veliko raziskav. Ugotovljeno je, da lahko dodajanje ustrezne količine redke zemlje v aluminijeve zlitine učinkovito izboljšajo njihovo korozijsko odpornost. Vzorci, narejeni z dodajanjem različnih količin mešanih redkih zemlje (0,1%~ 0,5%) v aluminij, so bili tri leta namočeni v slanici in umetni morski vodi. Rezultati kažejo, da lahko dodajanje majhne količine redkih zemlje v aluminij izboljša korozijsko odpornost aluminija, korozijsko odpornost v slanici in umetni morski vodi pa 24%, 32% pa več kot pri aluminiju; z uporabo kemijskega para, ki je mogoče uporabiti, je mogoče, da se redka zemeljska pobeg (LA, CE, itd.), Ki se ponaša z zemeljskim večkratnim porečenjem (LA, CE itd.) the surface electrode potential of aluminum alloy tend to be uniform, and improving the resistance to intergranular corrosion and stress corrosion;Adding La to high Mg aluminum alloy can significantly improve the anti marine corrosion ability of the alloy;Adding 1.5%~2.5% Nd to aluminum alloys can improve the high-temperature performance, air tightness and corrosion resistance of the alloys, which are Široko se uporablja kot vesoljski materiali.
◆ ◆ Priprava tehnologije redke zemeljske aluminijeve zlitine ◆ ◆
Redko zemlja se večinoma doda v obliki elementov v sledovih v aluminijevih zlitinah in drugih zlitinah. Redka Zemlja ima visoko kemijsko aktivnost, visoko tališče in je enostavno oksidirati in kuriti pri visokih temperaturah. To je povzročilo nekatere težave pri pripravi in uporabi redkih zemeljskih aluminijevih zlitin. Pri dolgoročnih eksperimentalnih raziskavah ljudje še naprej raziskujejo pripravljalne metode redkih zemeljskih aluminijevih zlitin.
01 Metoda mešanja
Način mešanega taljenja je dodajanje redke zemlje ali mešano redko zemeljsko kovino v visokotemperaturno aluminijevo tekočino v sorazmerju, da se izdela mojstrski zlitin ali zlitino, nato pa v skladu z izračunanim dodatkom skupaj stopi mojstrski zlitin in preostalo aluminij, v celoti mešajte in izpopolnite.
02 Elektroliza
Metoda staljene soli elektrolize je dodajanje redkega zemeljskega oksida ali redke zemeljske soli v industrijsko aluminijasto elektrolitsko celico in elektroliziranje z aluminijevim oksidom, da nastane redko zemeljsko aluminijevo zlitino. Metoda moltene soli se je na Kitajskem razmeroma hitro razvila. Na splošno obstajata dva načina, in sicer metoda tekoče katode in elektrolitična eutektoidna metoda. Trenutno se je razvilo, da lahko redke zemeljske spojine neposredno dodajamo v industrijske aluminijaste elektrolitske celice, redke ozemljene aluminijeve zlitine pa lahko proizvajamo z elektrolizo talinov klorida z metodo eutektoida.
03 Metoda aluminotermičnega zmanjšanja
Ker ima aluminij močno sposobnost zmanjšanja in lahko aluminij tvori različne intermetalne spojine z redko zemljo, se lahko aluminij uporabi kot reducirajoče sredstvo za pripravo redkih ozemljitvenih aluminijevih zlitin. Glavne kemijske reakcije so prikazane v naslednji formuli:
RE2O3+ 6Al → 2real2+ Al2O3
Med njimi se lahko redka zemeljski oksid ali redka zemeljska žlindre uporabi kot redke zemeljske surovine; reducirajoče sredstvo je lahko industrijski čisti aluminij ali silicijev aluminij; temperatura znižanja je 1400 ℃ ~ 1600 ℃. V zgodnji fazi je bilo razvita pod pogojem, da se v zadnjem času pojavljajo nove težave. Pri nižji temperaturi (780 ℃) se v sistemu natrijevega fluorida in natrijevega klorida zaključi reakcija aluminotermičnega redukcije, kar se izogne težavam, ki jih povzroča prvotna visoka temperatura.
◆ ◆ Uporaba Napredek redke zemeljske aluminijaste zlitine ◆ ◆
01 Uporaba redke zemeljske aluminijeve zlitine v industriji Power
Due to the advantages of good conductivity, large current carrying capacity, high strength, wear resistance, easy processing and long service life, rare earth aluminum alloy can be used to manufacture cables, overhead transmission lines, wire cores, slide wires and thin wires for special purposes.Adding a small amount of RE in the Al Si alloy system can improve the conductivity, which is because the silicon in the aluminum alloy is an impurity element with a Visoka vsebina, ki ima večji vpliv na električne lastnosti. Adding an appropriate amount of rare earth can improve the existing morphology and distribution of silicon in the alloy, which can effectively improve the electrical properties of aluminum;Adding a small amount of yttrium or yttrium rich mixed rare earth into the heat-resistant aluminum alloy wire can not only maintain good high-temperature performance but also improve the conductivity;Rare earth can improve the tensile strength, heat resistance and corrosion resistance of Sistem aluminijeve zlitine. Kabli in prevodniki iz redke zemeljske aluminijeve zlitine lahko povečajo razpon kabelskega stolpa in podaljšajo življenjsko dobo kablov.
02Uporaba redke zemeljske aluminijeve zlitine v gradbeništvu
6063 Aluminijeva zlitina je najpogosteje uporabljena v gradbeništvu. Dodajanje 0,15% ~ 0,25% Redke Zemlja lahko znatno izboljša strukturo in strukturo v lito in lahko izboljša uspešnost ekstruzije, učinek toplote, mehanske lastnosti, korozijsko odpornost, zmogljivost površine in barvni ton. Ugotovi se, da se redka zemlja v glavnem porazdeli v 6063 aluminije alojα-al nevtralizira fazno mejo in zrn mejo, ki se nevtramizira in nevsizira, da je v fazni meji in prepleteni meji fazne meje in prepletene meje z zrnom in premerajo v fazno mejo in prepleteno mejo fazne meje in preplete Spojine za izpopolnjevanje dendritne strukture in zrn, tako da velikost neraztopljenega evtektika in velikost dimne v območju dimple postaneta bistveno manjša, porazdelitev je enakomerna, gostota pa se poveča, tako da se različne lastnosti zlitine izboljšajo na različne stopnje. Na primer, trdnost profila se poveča za več kot 20%, raztezanje se poveča za 50%, stopnja korozije pa se zmanjša za več kot dvakrat, debelina oksidnega filma se poveča za 5%~ 8%, lastnost barvanja pa se poveča za približno 3%. Zato se re-6063 profili gradnje zlitine široko uporabljajo.
03Uporaba redke zemeljske aluminijeve zlitine v vsakodnevnih izdelkih
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 ReLoy ima več kot dvakrat večjo odpornost na korozijo, 10% ~ 15% zmanjšanje teže, 10% ~ 20% povečanje donosa, 10% ~ 15% zmanjšanje stroškov proizvodnje in boljše delovanje globokih risanja in globoke obdelave v primerjavi z aluminijskimi zlitinami brez redke Zemlje. Prisotni so se dnevni nujnosti redkih zemeljskih aluminijevih zlitin široko uporabljali in se znatno povečali.
04 Uporaba redke zemeljske aluminijeve zlitine v drugih vidikih
Če dodate nekaj tisoč redkih zemlje v najpogosteje uporabljeni zlitini serije Al SI, lahko znatno izboljšajo obdelavo zlitine. Številne blagovne znamke izdelkov so bile uporabljene v zrakoplovih, ladjah, avtomobilih, dizelskih motorjih, motociklih in oklepnih vozilih (bat, menjalnika, cilindra, instrumentov in drugih delov). V raziskavah in uporabi je ugotovljeno, da je SC najbolj učinkovit element za optimizacijo strukture in lastnosti aluminijevih zlitin. Ima močno krepitev disperzije, krepitev rafiniranja zrn, krepitev raztopin in krepitev mikropoltov na aluminij in lahko izboljša moč, trdoto, plastičnost, žilavost, odpornost na korozijo, toplotno odpornost itd. Zlitine, ki se uporabljajo v seriji, kot so Aerospace, itd., Itd. Tranike, visoke usposabljanje, ladje, ki so bile visoke, ladje, itd. Scandijeva aluminijeva zlitina, ki jo je razvila NASA, ima visoko trdnost in visoko temperaturno in nizko temperaturno stabilnost in je bila uporabljena na letalskih truph in konstrukcijskih delih zrakoplovov; 0146al Cu li SC zlitina, ki jo je razvila Rusija, je bila uporabljena na kriogeni rezervoar za gorivo vesoljskega plovila.
Iz zvezka 33, številka 1 Redke Zemlje Wang Hui, Yang An in Yun Qi
Čas objave: julij-05-2023