ผลของแรร์เอิร์ธต่ออะลูมิเนียมและโลหะผสมอะลูมิเนียม

การประยุกต์ใช้ของแผ่นดินที่หายากในการหล่ออลูมิเนียมอัลลอยด์ได้ดำเนินการในต่างประเทศก่อนหน้านี้ แม้ว่าจีนจะเริ่มการวิจัยและการประยุกต์ใช้แง่มุมนี้เฉพาะในทศวรรษ 1960 แต่ก็มีการพัฒนาอย่างรวดเร็ว มีการทำงานมากมายตั้งแต่การวิจัยกลไกไปจนถึงการใช้งานจริง และประสบความสำเร็จบางประการ ด้วยการเพิ่มธาตุหายาก ทำให้คุณสมบัติทางกล คุณสมบัติการหล่อ และคุณสมบัติทางไฟฟ้าของโลหะผสมอลูมิเนียมได้รับการปรับปรุงอย่างมากในด้าน วัสดุใหม่ คุณสมบัติทางแสง ไฟฟ้า และแม่เหล็กของธาตุหายากยังมีบทบาทสำคัญในการสร้างวัสดุแม่เหล็กถาวรของธาตุหายาก วัสดุเปล่งแสงของธาตุหายาก วัสดุกักเก็บไฮโดรเจนของธาตุหายาก ฯลฯ

◆ ◆ กลไกการทำงานของธาตุหายากในอลูมิเนียมและโลหะผสมอลูมิเนียม ◆ ◆

ธาตุหายากมีฤทธิ์ทางเคมีสูง มีศักยภาพต่ำ มีการจัดเรียงชั้นอิเล็กตรอนแบบพิเศษ และสามารถโต้ตอบกับองค์ประกอบได้เกือบทั้งหมด ธาตุหายากที่ใช้กันทั่วไปในอะลูมิเนียมและโลหะผสมอะลูมิเนียม ได้แก่ La (แลนทานัม), ซี (ซีเรียม), ย (อิตเทรียม) และ สค (สแกนเดียม- พวกเขามักจะถูกเติมลงในของเหลวอลูมิเนียมด้วยตัวดัดแปลง สารนิวเคลียส และสารกำจัดแก๊ส ซึ่งสามารถชำระละลายที่ละลาย ปรับปรุงโครงสร้าง ปรับแต่งเกรน ฯลฯ

01การทำให้บริสุทธิ์ของธาตุหายาก

เนื่องจากก๊าซและออกไซด์ที่เจือปนจำนวนมาก (ส่วนใหญ่เป็นไฮโดรเจน ออกซิเจน และไนโตรเจน) จะถูกนำเข้าในระหว่างการหลอมและการหล่ออลูมิเนียมอัลลอยด์ รูเข็ม รอยแตก การเจือปนและข้อบกพร่องอื่น ๆ จะเกิดขึ้นในการหล่อ (ดูรูปที่ 1a) ซึ่งช่วยลด ความแข็งแรงของโลหะผสมอะลูมิเนียม ผลการทำให้บริสุทธิ์ของธาตุหายากปรากฏให้เห็นเป็นส่วนใหญ่ในการลดลงอย่างเห็นได้ชัดของปริมาณไฮโดรเจนในอะลูมิเนียมหลอมเหลว อัตรารูเข็มและความพรุนลดลง (ดูรูปที่ 1b) และการลดลงของการรวม และองค์ประกอบที่เป็นอันตราย เหตุผลหลักคือธาตุหายากมีความสัมพันธ์กับไฮโดรเจนมาก ซึ่งสามารถดูดซับและละลายไฮโดรเจนได้ในปริมาณมาก และสร้างสารประกอบที่เสถียรโดยไม่เกิดฟอง ซึ่งช่วยลดปริมาณไฮโดรเจนและความพรุนของอลูมิเนียมได้อย่างมาก ดินหายากและไนโตรเจน ก่อตัวเป็นสารประกอบทนไฟซึ่งส่วนใหญ่จะถูกกำจัดออกในรูปของตะกรันในกระบวนการถลุงเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการทำให้ของเหลวอะลูมิเนียมบริสุทธิ์

การปฏิบัติได้พิสูจน์แล้วว่าธาตุหายากมีผลในการลดปริมาณไฮโดรเจน ออกซิเจน และซัลเฟอร์ในอะลูมิเนียมและโลหะผสมอะลูมิเนียม การเพิ่ม 0.1%~0.3% RE ในของเหลวอลูมิเนียมมีประโยชน์ในการกำจัดสิ่งสกปรกที่เป็นอันตราย ปรับแต่งสิ่งสกปรกหรือเปลี่ยนสัณฐานวิทยาได้ดีขึ้น เพื่อปรับแต่งและกระจายเมล็ดพืชให้เท่าๆ กัน นอกจากนี้ RE และสิ่งสกปรกที่เป็นอันตรายที่มีจุดหลอมเหลวต่ำจะก่อให้เกิดสารประกอบไบนารี เช่น RES, REAs และ REPb ซึ่งมีจุดหลอมเหลวสูง ความหนาแน่นต่ำ และคุณสมบัติทางเคมีที่เสถียร และสามารถลอยขึ้นเพื่อสร้างตะกรันและกำจัดออก จึงทำให้บริสุทธิ์ ของเหลวอลูมิเนียม อนุภาคละเอียดที่เหลือจะกลายเป็นนิวเคลียสที่แตกต่างกันของอลูมิเนียมเพื่อปรับแต่งเมล็ดข้าว

รูปที่ 1 สัณฐานวิทยา SEM ของโลหะผสม 7075 ที่ไม่มี RE และ w (RE)=0.3%

ก. RE จะไม่ถูกเพิ่ม;b. บวก w (RE)=0.3%

02การแปรสภาพของธาตุหายาก

การดัดแปลงธาตุหายากนั้นส่วนใหญ่ปรากฏในการกลั่นเกรนและเดนไดรต์ โดยยับยั้งการปรากฏตัวของเฟสลาเมลลาร์ T2 แบบหยาบ กำจัดเฟสหยาบขนาดใหญ่ที่กระจายอยู่ในผลึกปฐมภูมิและสร้างเฟสทรงกลม เพื่อให้แถบและสารประกอบชิ้นส่วนที่ขอบเขตเกรนลดลงอย่างมีนัยสำคัญ (ดูรูปที่ 2) โดยทั่วไป รัศมีของอะตอมของธาตุหายากจะมีขนาดใหญ่กว่ารัศมีของอะตอมอะลูมิเนียม และคุณสมบัติของมันจะค่อนข้างใช้งานอยู่ การละลายในของเหลวอลูมิเนียมนั้นง่ายมากในการเติมข้อบกพร่องที่พื้นผิวของเฟสโลหะผสม ซึ่งจะช่วยลดแรงตึงผิวบนส่วนต่อประสานระหว่างเฟสใหม่และเก่า และปรับปรุงอัตราการเติบโตของนิวเคลียสของคริสตัล ในเวลาเดียวกันก็สามารถสร้างพื้นผิวได้ ฟิล์มแอคทีฟระหว่างเมล็ดข้าวกับของเหลวหลอมเหลวเพื่อป้องกันการเจริญเติบโตของเมล็ดพืชที่สร้างขึ้น และปรับปรุงโครงสร้างโลหะผสม (ดูรูปที่ 2b)

รูปที่ 2 โครงสร้างจุลภาคของโลหะผสมที่มีการเติม RE ต่างกัน

ก. ปริมาณ RE คือ 0;b การเติม RE คือ 0.3%;c RE นอกจากนี้คือ 0.7%

หลังจากเพิ่มธาตุหายากแล้วαเม็ดของระยะ (Al) เริ่มมีขนาดเล็กลง ซึ่งมีบทบาทในการกลั่นเม็ดα(Al) กลายเป็นดอกกุหลาบหรือรูปร่างแท่งเล็ก ๆ เมื่อปริมาณของธาตุหายากคือ 0.3%αขนาดเม็ดของ (Al ) ระยะที่เล็กที่สุด และค่อยๆ เพิ่มขึ้นตามปริมาณธาตุหายากที่เพิ่มขึ้นอีก การทดลองได้พิสูจน์แล้วว่ามีระยะฟักตัวที่แน่นอนสำหรับการแปรสภาพของธาตุหายาก และเฉพาะเมื่อเก็บไว้ที่อุณหภูมิสูงในช่วงระยะเวลาหนึ่งเท่านั้น เมื่อเวลาผ่านไป ธาตุหายากจะมีบทบาทที่ใหญ่ที่สุดในการแปรสภาพ นอกจากนี้ จำนวนนิวเคลียสของผลึกของสารประกอบที่เกิดจากอะลูมิเนียมและธาตุหายากจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อโลหะตกผลึก ซึ่งทำให้โครงสร้างโลหะผสมได้รับการขัดเกลาด้วย การวิจัยแสดงให้เห็นว่าธาตุหายาก ดินมีผลดีต่อการดัดแปลงอลูมิเนียมอัลลอยด์

03 ผลกระทบของโลหะผสมขนาดเล็กของธาตุหายาก

ธาตุหายากส่วนใหญ่มีอยู่ในอะลูมิเนียมและอะลูมิเนียมอัลลอยด์ในสามรูปแบบ: สารละลายของแข็งในเมทริกซ์α(Al) การแยกที่ขอบเขตเฟส ขอบเขตเกรน และขอบเขตเดนไดรต์ สารละลายของแข็งในหรือในรูปแบบของสารประกอบ ผลการเสริมสร้างความแข็งแกร่งของธาตุหายากใน อลูมิเนียมอัลลอยด์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยการเสริมความแข็งแกร่งให้กับเกรนละเอียด การเสริมความแข็งแกร่งของสารละลายไฟไนต์ และการเสริมความแข็งแกร่งระยะที่สองของสารประกอบแรร์เอิร์ธ

รูปแบบการดำรงอยู่ของธาตุหายากในอะลูมิเนียมและโลหะผสมอะลูมิเนียมมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับปริมาณการเติม โดยทั่วไป เมื่อปริมาณ RE น้อยกว่า 0.1% บทบาทของ RE ส่วนใหญ่จะเป็นการเสริมเกรนละเอียดและการเสริมสารละลายไฟไนต์ เมื่อปริมาณ RE อยู่ที่ 0.25%~0.30% RE และ Al จะก่อให้เกิดแท่งทรงกลมหรือแท่งสั้นจำนวนมาก เช่น สารประกอบระหว่างโลหะ ซึ่งกระจายอยู่ในขอบเขตของเมล็ดพืชหรือเมล็ดพืช และมีการเคลื่อนตัวจำนวนมาก โครงสร้างทรงกลมเม็ดละเอียด และสารประกอบของธาตุหายากที่กระจายตัวปรากฏขึ้น ซึ่งจะทำให้เกิดผลกระทบจากโลหะผสมขนาดเล็ก เช่นการเสริมกำลังระยะที่สอง

◆ ◆ ผลของแรร์เอิร์ธต่อคุณสมบัติของอะลูมิเนียมและอะลูมิเนียมผสม ◆

01 ผลของธาตุหายากต่อคุณสมบัติทางกลที่ครอบคลุมของโลหะผสม

ความแข็งแรง ความแข็ง การยืดตัว ความเหนียวแตกหัก ความต้านทานการสึกหรอ และคุณสมบัติทางกลที่ครอบคลุมอื่นๆ ของโลหะผสมสามารถปรับปรุงได้โดยการเติมธาตุหายากในปริมาณที่เหมาะสม เติม RE 0.3% ลงในอะลูมิเนียมหล่ออัลลอยด์ซีรีส์ ZL10_bจาก 205.9 MPa เป็น 274 MPa และ HB จาก 80 เป็น 108 เพิ่ม 0.42% Sc ถึง 7005 อัลลอยด์σ_bเพิ่มขึ้นจาก 314MPa เป็น 414MPa,σ_0.2เพิ่มขึ้นจาก 282MPa เป็น 378MPa ความเป็นพลาสติกเพิ่มขึ้นจาก 6.8% เป็น 10.1% และความเสถียรที่อุณหภูมิสูงได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ La และ Ce สามารถปรับปรุงความเป็นพลาสติกยิ่งยวดของโลหะผสมได้อย่างมีนัยสำคัญ การเพิ่ม 0.14% ~ 0.64% La ให้กับโลหะผสม Al-6Mg-0.5Mn จะเพิ่มความเป็นพลาสติกยิ่งยวดจาก 430% เป็น 800% ~ 1,000% การศึกษาอย่างเป็นระบบของโลหะผสม Al Si แสดงให้เห็นว่าความแข็งแรงของผลผลิตและความต้านทานแรงดึงสูงสุดของโลหะผสมนั้นมีได้อย่างมาก ปรับปรุงโดยการเพิ่ม Sc.Fig. ในปริมาณที่เหมาะสม รูปที่ 3 แสดงลักษณะ SEM ของการแตกหักด้วยแรงดึงของ Al-Si7-Mg_0.8โลหะผสมซึ่งบ่งชี้ว่าเป็นการแตกหักแบบเปราะโดยทั่วไปโดยไม่มี RE ในขณะที่หลังจากเพิ่ม 0.3% RE แล้ว โครงสร้างรอยบุ๋มที่ชัดเจนจะปรากฏขึ้นในการแตกหัก ซึ่งบ่งชี้ว่ามีความเหนียวและความเหนียวที่ดี

รูปที่ 3 สัณฐานวิทยาการแตกหักของแรงดึง

ก. ไม่เข้าร่วม RE;b เพิ่ม 0.3% รี

02ผลของธาตุหายากต่อคุณสมบัติอุณหภูมิสูงของโลหะผสม

เพิ่มจำนวนหนึ่งแผ่นดินที่หายากลงในโลหะผสมอลูมิเนียมได้อย่างมีประสิทธิภาพสามารถปรับปรุงความต้านทานการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูงของโลหะผสมอลูมิเนียมได้อย่างมีประสิทธิภาพ การเพิ่มดินหายากผสม 1% ~ 1.5% ให้กับโลหะผสมยูเทคติก Al Si ที่หล่อจะเพิ่มความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง 33% ความแข็งแรงในการแตกร้าวที่อุณหภูมิสูง (300 ℃, 1,000 ชั่วโมง) เพิ่มขึ้น 44% และความต้านทานการสึกหรอและความเสถียรที่อุณหภูมิสูงได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ การเพิ่ม La, Ce, Y และ mischmetal ในการหล่อโลหะผสม Al Cu สามารถปรับปรุง คุณสมบัติที่อุณหภูมิสูงของโลหะผสม โลหะผสม Ce Al-8.4% Fe-3.4% แข็งตัวอย่างรวดเร็วสามารถทำงานได้ต่ำกว่า 400 ℃เป็นเวลานาน ซึ่งช่วยเพิ่มอุณหภูมิในการทำงานของโลหะผสมอลูมิเนียมอย่างมาก Sc ถูกเพิ่มเข้าไปในโลหะผสม Al Mg Si เพื่อ เป็นทางการ₃อนุภาค Sc ที่ไม่หยาบง่ายที่อุณหภูมิสูงและเกาะติดกับเมทริกซ์เพื่อปักหมุดขอบเขตของเกรน เพื่อให้โลหะผสมคงโครงสร้างที่ไม่มีการตกผลึกในระหว่างการหลอม และปรับปรุงคุณสมบัติที่อุณหภูมิสูงของโลหะผสมได้อย่างมาก

03 ผลของธาตุหายากต่อคุณสมบัติทางแสงของโลหะผสม

การเพิ่มธาตุหายากลงในอลูมิเนียมอัลลอยด์สามารถเปลี่ยนโครงสร้างของฟิล์มออกไซด์ของพื้นผิว ทำให้พื้นผิวสว่างและสวยงามมากขึ้น เมื่อเติม 0.12%~0.25% RE ลงในโลหะผสมอลูมิเนียม ค่าการสะท้อนแสงของโปรไฟล์ 6063 ที่ถูกออกซิไดซ์และมีสีจะขึ้นอยู่กับ 92%;เมื่อเติม 0.1%~0.3% RE ลงในโลหะผสมอลูมิเนียมหล่อ Al Mg โลหะผสมจะได้พื้นผิวที่ดีที่สุดและความทนทานมันวาว

04 ผลของธาตุหายากต่อคุณสมบัติทางไฟฟ้าของโลหะผสม

การเติม RE ลงในอลูมิเนียมที่มีความบริสุทธิ์สูงเป็นอันตรายต่อการนำไฟฟ้าของโลหะผสม แต่การนำไฟฟ้าสามารถปรับปรุงได้ในระดับหนึ่งโดยการเติม RE ที่เหมาะสมลงในอลูมิเนียมบริสุทธิ์ทางอุตสาหกรรมและโลหะผสมที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า Al Mg Si ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าค่าการนำไฟฟ้าของอลูมิเนียม สามารถปรับปรุงได้ 2% ~ 3% โดยการเพิ่ม 0.2% RE การเพิ่มธาตุหายากที่อุดมด้วยอิตเทรียมจำนวนเล็กน้อยลงในโลหะผสม Al Zr สามารถปรับปรุงการนำไฟฟ้าของโลหะผสมซึ่งได้รับการรับรองโดยโรงงานลวดในประเทศส่วนใหญ่ เพิ่มร่องรอย ธาตุหายากไปจนถึงอลูมิเนียมที่มีความบริสุทธิ์สูงเพื่อสร้างตัวเก็บประจุฟอยล์ Al RE เมื่อใช้ในผลิตภัณฑ์ 25kV ดัชนีความจุจะเพิ่มขึ้นสองเท่า ความจุต่อหน่วยปริมาตรเพิ่มขึ้น 5 เท่า น้ำหนักลดลง 47% และปริมาตรตัวเก็บประจุลดลงอย่างมาก

05ผลของธาตุหายากต่อความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะผสม

ในสภาพแวดล้อมการบริการบางประเภท โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีคลอไรด์ไอออน โลหะผสมจะเสี่ยงต่อการกัดกร่อน การกัดกร่อนตามรอยแยก การกัดกร่อนจากความเค้น และความล้าจากการกัดกร่อน จึงมีการศึกษาจำนวนมากที่ดำเนินการเพื่อปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะผสมอลูมิเนียม พบว่าการเติมธาตุหายากในปริมาณที่เหมาะสมลงในโลหะผสมอลูมิเนียมสามารถปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ตัวอย่างที่ทำโดยการเติมธาตุหายากผสมในปริมาณที่แตกต่างกัน (0.1% ~ 0.5%) ลงในอลูมิเนียมถูกแช่ในน้ำเกลือและน้ำทะเลเทียมเป็นเวลาสามติดต่อกัน ปี. ผลการวิจัยพบว่าการเพิ่มธาตุหายากจำนวนเล็กน้อยลงในอลูมิเนียมสามารถปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของอลูมิเนียมได้ และความต้านทานการกัดกร่อนในน้ำเกลือและน้ำทะเลเทียมนั้นสูงกว่าอลูมิเนียมถึง 24% และ 32% ตามลำดับ โดยใช้วิธีการไอสารเคมีและเพิ่ม สารแทรกซึมหลายองค์ประกอบของธาตุหายาก (La, Ce ฯลฯ ) ชั้นของฟิล์มแปลงธาตุหายากสามารถเกิดขึ้นได้บนพื้นผิวของโลหะผสม 2024 ทำให้ศักย์ไฟฟ้าพื้นผิวของโลหะผสมอลูมิเนียมมีแนวโน้มที่จะสม่ำเสมอและปรับปรุง ความต้านทานต่อการกัดกร่อนตามขอบเกรนและการกัดกร่อนจากความเค้น การเพิ่ม La ให้กับโลหะผสมอลูมิเนียม Mg สูงสามารถปรับปรุงความสามารถในการป้องกันการกัดกร่อนทางทะเลของโลหะผสมได้อย่างมีนัยสำคัญ การเพิ่ม 1.5% ~ 2.5% Nd ให้กับโลหะผสมอลูมิเนียมสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพที่อุณหภูมิสูง ความหนาแน่นของอากาศและการกัดกร่อน ความต้านทานของโลหะผสมซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นวัสดุการบินและอวกาศ

◆ ◆ เทคโนโลยีการเตรียมโลหะผสมอลูมิเนียมธาตุหายาก ◆ ◆

Rare Earth ส่วนใหญ่จะถูกเติมเข้าไปในรูปของธาตุรองในโลหะผสมอลูมิเนียมและโลหะผสมอื่นๆ ธาตุหายากมีฤทธิ์ทางเคมีสูง มีจุดหลอมเหลวสูง และง่ายต่อการออกซิไดซ์และเผาที่อุณหภูมิสูง สิ่งนี้ทำให้เกิดปัญหาบางประการในการเตรียมและการใช้โลหะผสมอลูมิเนียมธาตุหายากในการวิจัยเชิงทดลองระยะยาว ผู้คนยังคงสำรวจวิธีการเตรียมโลหะผสมอลูมิเนียมธาตุหายากในปัจจุบัน วิธีการผลิตหลักในการเตรียมโลหะผสมอลูมิเนียมธาตุหายาก ได้แก่ วิธีการผสม วิธีอิเล็กโทรลิซิสเกลือหลอมเหลว และวิธีการลดอะลูมิเนียมความร้อน

01 วิธีการผสม

วิธีการหลอมแบบผสมคือการเติมธาตุหายากหรือโลหะธาตุหายากผสมลงในของเหลวอลูมิเนียมอุณหภูมิสูงตามสัดส่วนเพื่อสร้างโลหะผสมหลักหรือโลหะผสมใช้งาน จากนั้นละลายโลหะผสมหลักและอลูมิเนียมที่เหลือตามค่าเผื่อที่คำนวณไว้ด้วยกัน ผัดและปรับแต่งอย่างเต็มที่ .

02 กระแสไฟฟ้า

วิธีการอิเล็กโทรไลซิสของเกลือหลอมเหลวคือการเติมแรร์เอิร์ธออกไซด์หรือเกลือของแรร์เอิร์ธลงในเซลล์อิเล็กโทรไลต์อลูมิเนียมอุตสาหกรรมและอิเล็กโทรไลต์ด้วยอลูมิเนียมออกไซด์เพื่อผลิตโลหะผสมอลูมิเนียมของแรร์เอิร์ธ วิธีการอิเล็กโทรไลซิสของเกลือหลอมเหลวมีการพัฒนาค่อนข้างเร็วในประเทศจีน โดยทั่วไปมีสองวิธี ได้แก่ วิธีแคโทดของเหลว และวิธีอิเล็กโทรไลต์ยูเทคตอยด์ ปัจจุบันได้รับการพัฒนาว่าสามารถเพิ่มสารประกอบโลหะหายากลงในเซลล์อิเล็กโทรไลต์อลูมิเนียมอุตสาหกรรมได้โดยตรง และโลหะผสมอลูมิเนียมโลหะหายากสามารถผลิตได้โดยการอิเล็กโทรไลซิสของคลอไรด์ละลายโดยวิธียูเทคตอยด์

03 วิธีการลดอะลูมิเนียมความร้อน

เนื่องจากอลูมิเนียมมีความสามารถในการรีดิวซ์ที่แข็งแกร่ง และอลูมิเนียมสามารถสร้างสารประกอบระหว่างโลหะหลายชนิดกับธาตุหายากได้ อลูมิเนียมจึงสามารถใช้เป็นตัวรีดิวซ์เพื่อเตรียมโลหะผสมอะลูมิเนียมธาตุหายาก ปฏิกิริยาทางเคมีหลักจะแสดงในสูตรต่อไปนี้:

RE₂O₃+ 6อัล→2เรียล₂+ อัล₂O₃

ในหมู่พวกเขา ออกไซด์ของธาตุหายากหรือตะกรันที่อุดมด้วยธาตุหายากสามารถใช้เป็นวัตถุดิบของธาตุหายาก สารรีดิวซ์อาจเป็นอลูมิเนียมบริสุทธิ์ทางอุตสาหกรรมหรืออลูมิเนียมซิลิกอน อุณหภูมิการลดคือ 1,400 ℃ ~ 1,600 ℃ ในระยะแรก มันถูกดำเนินการ ภายใต้สภาวะของการมีอยู่ของสารทำความร้อนและฟลักซ์ และอุณหภูมิที่ลดลงสูงอาจทำให้เกิดปัญหามากมาย ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา นักวิจัยได้พัฒนาวิธีการลดความร้อนด้วยอะลูมิเนียมแบบใหม่ ที่อุณหภูมิต่ำกว่า (780 ℃) ปฏิกิริยาการลดความร้อนของอะลูมิเนียมจะเสร็จสมบูรณ์ในระบบโซเดียมฟลูออไรด์และโซเดียมคลอไรด์ ซึ่งช่วยหลีกเลี่ยงปัญหาที่เกิดจากอุณหภูมิสูงเดิม

◆ ◆ ความคืบหน้าการสมัครของโลหะผสมอลูมิเนียมธาตุหายาก ◆ ◆

01 การใช้โลหะผสมอลูมิเนียมธาตุหายากในอุตสาหกรรมพลังงาน

เนื่องจากข้อดีของการนำไฟฟ้าที่ดี ความสามารถในการรองรับกระแสไฟขนาดใหญ่ ความแข็งแรงสูง ความต้านทานการสึกหรอ การประมวลผลที่ง่ายดายและอายุการใช้งานที่ยาวนาน อลูมิเนียมอัลลอยด์ของธาตุหายากสามารถใช้ในการผลิตสายเคเบิล สายส่งเหนือศีรษะ แกนลวด ลวดสไลด์ และสายไฟบางสำหรับ วัตถุประสงค์พิเศษ การเติม RE เล็กน้อยในระบบโลหะผสม Al Si สามารถปรับปรุงการนำไฟฟ้าได้ เนื่องจากซิลิคอนในโลหะผสมอลูมิเนียมเป็นองค์ประกอบที่ไม่บริสุทธิ์ซึ่งมีปริมาณสูงซึ่งมีผลกระทบต่อคุณสมบัติทางไฟฟ้ามากขึ้น การเพิ่มปริมาณธาตุหายากที่เหมาะสมสามารถปรับปรุงสัณฐานวิทยาที่มีอยู่และการกระจายของซิลิคอนในโลหะผสม ซึ่งสามารถปรับปรุงคุณสมบัติทางไฟฟ้าของอลูมิเนียมได้อย่างมีประสิทธิภาพ การเพิ่มธาตุหายากผสมอิตเทรียมหรืออิตเทรียมจำนวนเล็กน้อยลงในลวดโลหะผสมอลูมิเนียมทนความร้อน ไม่เพียงแต่สามารถรักษาสมรรถนะที่อุณหภูมิสูงได้ดี แต่ยังปรับปรุงการนำไฟฟ้าอีกด้วย ดินที่หายากสามารถปรับปรุงความต้านทานแรงดึง ทนความร้อน และความต้านทานการกัดกร่อนของระบบโลหะผสมอลูมิเนียม สายเคเบิลและตัวนำที่ทำจากอลูมิเนียมอัลลอยด์ที่หายากสามารถเพิ่มช่วงของหอเคเบิลและยืดอายุการใช้งานของสายเคเบิลได้

02การใช้โลหะผสมอลูมิเนียมธาตุหายากในอุตสาหกรรมก่อสร้าง

อลูมิเนียมอัลลอยด์ 6063 ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมก่อสร้าง การเพิ่มธาตุหายาก 0.15%~0.25% สามารถปรับปรุงโครงสร้างการหล่อและโครงสร้างการประมวลผลได้อย่างมีนัยสำคัญ และสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการอัดขึ้นรูป ผลการรักษาความร้อน คุณสมบัติทางกล ความต้านทานการกัดกร่อน ประสิทธิภาพการรักษาพื้นผิว และโทนสี พบว่าธาตุหายากนั้น ส่วนใหญ่กระจายอยู่ในโลหะผสมอะลูมิเนียม 6063α-Al ทำให้ขอบเขตเฟส ขอบเขตของเกรน และอินเทอร์เดนไดรต์เป็นกลาง และพวกมันจะละลายในสารประกอบหรือมีอยู่ในรูปของสารประกอบเพื่อปรับแต่งเดนไดรต์ โครงสร้างและเกรน เพื่อให้ขนาดของยูเทคติกที่ยังไม่ละลายและขนาดของรอยบุ๋มในบริเวณรอยบุ๋มมีขนาดเล็กลงอย่างมาก การกระจายตัวสม่ำเสมอ และความหนาแน่นเพิ่มขึ้น เพื่อให้คุณสมบัติต่างๆ ของโลหะผสมได้รับการปรับปรุงเป็นองศาที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น ความแข็งแรงของโปรไฟล์เพิ่มขึ้นมากกว่า 20% การยืดตัวเพิ่มขึ้น 50% และอัตราการกัดกร่อนลดลงมากกว่าสองเท่า ความหนาของฟิล์มออกไซด์เพิ่มขึ้น 5% ~ 8% และ คุณสมบัติการระบายสีเพิ่มขึ้นประมาณ 3% ดังนั้นจึงมีการใช้โปรไฟล์อาคารอัลลอยด์ RE-6063 กันอย่างแพร่หลาย

03การใช้โลหะผสมอะลูมิเนียมแรร์เอิร์ธในผลิตภัณฑ์ประจำวัน

การเพิ่มธาตุหายากลงในอะลูมิเนียมบริสุทธิ์และโลหะผสมอะลูมิเนียมซีรีส์ Al Mg สำหรับผลิตภัณฑ์อะลูมิเนียมที่ใช้ในชีวิตประจำวันสามารถปรับปรุงคุณสมบัติทางกล คุณสมบัติการขึ้นรูปลึก และความต้านทานการกัดกร่อนได้อย่างมีนัยสำคัญ สิ่งจำเป็นในชีวิตประจำวัน เช่น หม้ออะลูมิเนียม กระทะอะลูมิเนียม แผ่นอะลูมิเนียม กล่องอาหารกลางวันอะลูมิเนียม ส่วนรองรับเฟอร์นิเจอร์อะลูมิเนียม จักรยานอะลูมิเนียม และชิ้นส่วนเครื่องใช้ในบ้านที่ทำจากโลหะผสม Al Mg RE มีความต้านทานการกัดกร่อนมากกว่าสองเท่า น้ำหนักลดลง 10%~15% เพิ่มผลผลิต 10%~20% ลดต้นทุนการผลิต 10% ~ 15% และการวาดภาพลึกที่ดีขึ้นและประสิทธิภาพการประมวลผลเชิงลึกที่ดีขึ้นเมื่อเทียบกับผลิตภัณฑ์โลหะผสมอลูมิเนียมที่ไม่มีธาตุหายาก ในปัจจุบัน ความจำเป็นในชีวิตประจำวันของโลหะผสมอลูมิเนียมธาตุหายากถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย และผลิตภัณฑ์ได้เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ และ ขายดีทั้งตลาดในประเทศและต่างประเทศ

04 การประยุกต์อะลูมิเนียมอัลลอยด์แรร์เอิร์ธในด้านอื่น ๆ

การเพิ่มธาตุหายากเพียงไม่กี่ในพันในโลหะผสมการหล่อซีรีส์ Al Si ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการตัดเฉือนของโลหะผสมได้อย่างมาก ผลิตภัณฑ์หลายยี่ห้อถูกนำมาใช้กับเครื่องบิน เรือ รถยนต์ เครื่องยนต์ดีเซล รถจักรยานยนต์ และรถหุ้มเกราะ (ลูกสูบ กระปุกเกียร์ กระบอกสูบ เครื่องมือวัด และชิ้นส่วนอื่นๆ) จากการวิจัยและประยุกต์ใช้ พบว่า Sc เป็นองค์ประกอบที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในการ ปรับโครงสร้างและคุณสมบัติของโลหะผสมอลูมิเนียมให้เหมาะสม มีการเสริมสร้างการกระจายตัวที่แข็งแกร่ง, การเสริมความแข็งแกร่งให้กับเกรน, การเสริมความแข็งแกร่งของสารละลายและการเสริมความแข็งแกร่งของไมโครอัลลอยด์บนอลูมิเนียม และสามารถปรับปรุงความแข็งแรง, ความแข็ง, พลาสติก, ความเหนียว, ความต้านทานการกัดกร่อน, ทนความร้อน ฯลฯ ของโลหะผสม โลหะผสมซีรีย์ Sc Al ถูกนำมาใช้ใน อุตสาหกรรมไฮเทค เช่น การบินและอวกาศ เรือ รถไฟความเร็วสูง ยานพาหนะขนาดเล็ก เป็นต้น C557Al Mg Zr Sc series อะลูมิเนียมอัลลอยด์สแกนเดียมที่พัฒนาโดย NASA มีความแข็งแรงสูง อุณหภูมิสูง และต่ำ ความเสถียรของอุณหภูมิและถูกนำไปใช้กับลำตัวเครื่องบินและชิ้นส่วนโครงสร้างของเครื่องบิน โลหะผสม 0146Al Cu Li Sc ที่พัฒนาโดยรัสเซียถูกนำไปใช้กับถังเชื้อเพลิงแช่แข็งของยานอวกาศ

จากเล่มที่ 33 ฉบับที่ 1 ของ Rare Earth โดย Wang Hui, Yang An และ Yun Qi