Programmaseýrek ýerguýma alýumin garyndysy öň daşary ýurtlarda geçirildi.Hytaý bu meseläni öwrenmäge we ulanmaga diňe 1960-njy ýyllarda başlasa-da, çalt ösdi.Mehanizm gözleginden amaly amaly ýerine ýetirmek üçin köp işler edildi we käbir üstünlikler gazanyldy. Seýrek ýer elementleriniň goşulmagy bilen, alýumin erginleriniň mehaniki aýratynlyklary, guýma aýratynlyklary we elektrik aýratynlyklary ep-esli gowulaşdy. Bu ugurda täze materiallar, seýrek toprak elementleriniň baý optiki, elektrik we magnit häsiýetleri seýrek topragyň hemişelik magnit materiallaryny, seýrek toprak ýagtylyk materiallaryny, seýrek toprak wodorod saklaýyş materiallaryny we ş.m. ýasamakda möhüm rol oýnaýar.
Aluminum alum Alýumin we alýumin garyndysynda seýrek topragyň hereket mehanizmi ◆ ◆
Seýrek toprak ýokary himiki işjeňlige, pes potensiala we ýörite elektron gatlagyna eýe bolup, ähli elementler bilen täsirleşip bilýär. Alýumin we alýumin erginlerinde köplenç ulanylýan seýrek topraklara La (lantan), Ce (kerium), Y (ýtrium) we Sc (skandium).Eritmäni arassalap, gurluşyny gowulaşdyryp, dänäni arassalap bilýän üýtgeýjiler, nukleýasiýa serişdeleri we degassasiýa serişdeleri bilen köplenç alýumin suwuklygyna goşulýar.
01Seýrek topragy arassalamak
Alýumin ergininiň eremegi we guýulmagy wagtynda köp mukdarda gaz we oksid goşulmalary (esasan wodorod, kislorod we azot) getiriljekdigi sebäpli, guýmalarda çukurlar, çatryklar, goşmaçalar we beýleki kemçilikler ýüze çykar (1a surata serediň). alýumin garyndysynyň güýji. Seýrek topragyň arassalanmagy, esasan, eredilen alýumindäki wodorodyň mukdarynyň peselmeginde, çukuryň tizliginiň we gözenekliliginiň peselmeginde (1b surata serediň) we goşulmalaryň we zyýanly elementleriň azalmagynda ýüze çykýar. Sebäbi seýrek topragyň wodorod bilen köp baglanyşygy bar, köp mukdarda wodorody siňdirip we eräp bilýär we köpürjikleri emele getirmän durnuk birleşmeleri emele getirip bilýär, şeýlelik bilen wodorodyň mukdaryny we alýuminiň gözenekliligini ep-esli azaldar; Seýrek toprak we azot refrakter birleşmeleri emele getirýär. alýumin suwuklygyny arassalamak maksadyna ýetmek üçin esasan eritme prosesinde şlak görnüşinde aýrylýar.
Amal, seýrek topragyň alýumin we alýumin erginlerindäki wodorodyň, kislorodyň we kükürdiň mukdaryny azaltmagyň täsiriniň bardygyny subut etdi.Alýumin suwuklygyna 0,1% ~ 0,3% RE goşmak, däneleri arassalamak we deň paýlamak üçin zyýanly hapalary has gowy aýyrmak, hapalary arassalamak ýa-da morfologiýasyny üýtgetmek üçin peýdalydyr; Mundan başga-da, RE we pes ereýän nokady bolan zyýanly hapalar ikilik birleşmeleri emele getirýär. Highokary eriş nokady, pes dykyzlygy we durnukly himiki aýratynlyklary bilen häsiýetlendirilýän we şlak emele getirip, aýrylyp, alýumin suwuklygyny arassalap bilýän RES, REAs we REPb; galan inçe bölejikler arassalamak üçin alýuminiň birmeňzeş ýadrosyna öwrülýär däne.
1-nji surat 7075 garyndysynyň SEM morfologiýasy RE we w (RE) = 0,3%
a.RE goşulmaýar; b.W (RE) = 0.3% goşuň
02Seýrek topragyň metamorfizmi
Seýrek ýeriň üýtgemegi esasan däne we dendritleri arassalamakda, gödek lamellar T2 fazasynyň ýüze çykmagyna päsgel bermekde, esasy kristalda paýlanan gödek sferany ýok etmekde we sferiki fazany emele getirmekde ýüze çykýar, şeýlelik bilen däne araçägindäki zolak we bölek birleşmeleri ep-esli azalýar. (2-nji surata serediň). Umuman alanyňda, seýrek ýer atomynyň radiusy alýumin atomyndan has uludyr we häsiýetleri birneme işjeňdir.Alýumin suwuklygynda eremek, täze we köne fazalaryň arasyndaky interfeýsdäki ýerüsti dartgynlygy peseldýän we kristal ýadrosynyň ösüş depginini gowulandyrýan garyndy fazasynyň üstki kemçiliklerini doldurmak gaty aňsat; şol bir wagtyň özünde-de üstüni emele getirip biler. Dänäniň ösmeginiň öňüni almak we garyndy gurluşyny arassalamak üçin däne bilen eredilen suwuklygyň arasyndaky işjeň film (2b surata serediň).
2-nji surat Dürli RE goşulmasy bolan erginleriň mikrostrukturasy
a.RE dozasy 0; b.RE goşulmasy 0,3%; c.RE goşmaçasy 0,7%
Seýrek toprak elementleri goşulandan soň - (Al) fazanyň däneleri kiçelip başlady, dänäni arassalamakda rol oýnady α (Al) ownuk gül ýa-da hasa görnüşine öwrüldi, seýrek topragyň düzümi 0,3% α Dänäniň ululygy (Al) ) faza iň kiçi bolup, seýrek topragyň mukdarynyň köpelmegi bilen kem-kemden ýokarlanýar. Synaglar seýrek toprak metamorfizmi üçin belli bir inkubasiýa döwrüniň bardygyny we diňe belli bir döwürde ýokary temperaturada saklananda subut edildi, seýrek toprak metamorfizmde iň uly rol oýnar. Mundan başga-da, metal kristallaşanda alýumin we seýrek toprakdan emele gelen birleşmeleriň kristal ýadrolarynyň sany ep-esli artýar, bu hem garyndy gurluşyny arassalaýar. Gözlegler seýrek topragyň gowydygyny görkezýär alýumin garyndysyna üýtgetme täsiri.
03 Seýrek topragyň mikro-garyndy täsiri
Seýrek toprak esasan alýumin we alýumin erginlerinde üç görnüşde bar: matrisada gaty ergin (Al); faza araçäginde bölünmek, däne araçägi we dendrit araçägi; birleşme görnüşinde ýa-da birleşme görnüşinde gaty ergin. Seýrek topragyň güýçlendiriji täsiri alýumin erginleri esasan dänäni arassalamak, çäkli ergini güýçlendirmek we seýrek toprak birleşmeleriniň ikinji tapgyryny güýçlendirmek ýaly zatlary öz içine alýar.
Alýumin we alýumin garyndysynda seýrek topragyň barlygy görnüşi, onuň goşulmagy bilen ýakyndan baglanyşyklydyr.Adatça, RE düzümi 0,1% -den az bolanda, RE-iň roly esasan dänäni berkitmek we ahyrky çözgüdi güýçlendirmekdir; RE mazmuny 0,25% ~ 0.30% bolanda, RE we Al intermetal birleşmeler ýaly köp sanly sferik ýa-da gysga çybyk emele getirýär. däne ýa-da däne araçäginde paýlanan we köp sanly ýerleşen ýerler, inçe däneli sfera görnüşli gurluşlar we dargadylan seýrek toprak birleşmeleri peýda bolýar, bu bolsa ikinji fazany güýçlendirmek ýaly mikro garyndy täsirlerini döreder.
Rare rare Seýrek topragyň alýumin we alýumin garyndysynyň häsiýetlerine täsiri ◆◆
01 Seýrek topragyň garyndynyň giňişleýin mehaniki aýratynlyklaryna täsiri
Güýç, gatylyk, uzalma, döwük berkligi, eriş çydamlylygy we garyndynyň beýleki hemmetaraplaýyn mehaniki aýratynlyklary seýrek topragy goşmak bilen gowulaşyp biler.3% RE RE alýumin ZL10 seriýaly garyndysyna guýulýarb205,9 MPa-dan 274 MPa, HB 80-den 108-e çenli; 7005 garyndysyna 0,42% Sc goşmakb314MPa-dan 414MPa, σ çenli ýokarlandy0.2282MPa-dan 378MPa çenli ýokarlandy, plastisitligi 6,8% -den 10.1% -e çenli ýokarlandy we ýokary temperatura durnuklylygy ep-esli ýokarlandy; La we Ce garyndynyň superplastikligini ep-esli gowulaşdyryp biler.Al-6Mg-0.5Mn garyndysyna 0,14% ~ 0.64% La goşmak, superplastikligi 430% -den 800% ~ 1000% ýokarlandyrýar; Al Si garyndysyny yzygiderli öwrenmek, garyndynyň hasyllylygynyň we ahyrky dartyş güýjüniň ep-esli bolup biljekdigini görkezýär. degişli mukdarda Sc.Fig goşmak bilen gowulaşdy.3-de Al-Si7-Mg-iň dartylýan döwükleriniň SEM görnüşini görkezýär0.8RE-den başga adaty döwük döwükdigini görkezýän garyndy, 0,3% RE goşulandan soň, döwükde aç-açan reňkli gurluş peýda bolýar, bu bolsa onuň berk berkligini we süýümliligini görkezýär.
3-nji surat. Dartyş döwük morfologiýasy
a.RE goşulmady; b.0.3% RE goşuň
02Seýrek Eartheriň erginleriň ýokary temperatura aýratynlyklaryna täsiri
Belli bir mukdarda goşmakseýrek ýeralýumin garyndysyna alýumin ergininiň ýokary temperaturaly okislenme garşylygyny netijeli gowulaşdyryp biler. Al Si ewtektiki garyndysyna 1% ~ 1,5% garyşyk seýrek topragy goşmak, ýokary temperatura güýjüni 33%, ýokary temperaturanyň ýarylmagy güýjüni (300 ℃,) ýokarlandyrýar. 1000 sagat) 44% ýokarlanýar we könelişme garşylygy we ýokary temperatura durnuklylygy ep-esli gowulaşýar; Al Cu erginlerini guýmak üçin La, Ce, Y we mismetal goşmak erginleriň ýokary temperatura aýratynlyklaryny gowulaşdyryp biler; Çalt berkidilen Al-8,4% Fe-3.4% Ce garyndysy uzak wagtlap 400 below-dan aşakda işläp biler, alýumin ergininiň iş temperaturasyny ep-esli ýokarlandyrar; Al emele getirmek üçin Al Mg Si garyndysyna Sc goşulýar;3Highokary temperaturada birleşmek we däne araçägini berkitmek üçin matrisa bilen birleşmek aňsat bolmadyk bölejikler, garyndynyň dykylmagy wagtynda gözegçilik edilmedik gurluşy saklar we garyndynyň ýokary temperatura aýratynlyklaryny ep-esli ýokarlandyrar.
03 Seýrek Eartheriň garyndylaryň optiki aýratynlyklaryna täsiri
Alýumin garyndysyna seýrek toprak goşmak, ýerüsti oksid filminiň gurluşyny üýtgedip, ýüzüni has ýagty we owadan edip biler. Alýumin garyndysyna 0,12% ~ 0,25% RE goşulanda, okislenen we reňkli 6063 profiliň şöhlelenmesi bolýar 92%; Al Mg guýma alýumin garyndysyna 0,1% ~ 0.3% RE goşulanda, garyndy iň oňat ýerüsti gutarnykly we ýalpyldawuk çydamlylygy alyp biler.
04 Seýrek Eartheriň garyndylaryň elektrik aýratynlyklaryna täsiri
Highokary arassalykly alýumine RE goşmak, erginleriň geçirijiligine zyýanly, ýöne önümçilik arassa alýumin we Al Mg Si geçiriji erginlerine degişli RE goşmak bilen geçirijilik belli bir derejede gowulaşyp biler. Synag netijeleri alýuminiň geçirijiligini görkezýär 0,2% RE goşmak bilen 2% ~ 3% ýokarlandyrylyp bilner. Al Zr garyndysyna az mukdarda ýtrium baý topragy goşmak, içerki sim zawodlarynyň köpüsi tarapyndan kabul edilen garyndynyň geçirijiligini ýokarlandyryp biler; Seýrek topragy yz goşuň Al RE folga kondensatoryny öndürmek üçin ýokary arassa alýumin.25kV önümlerde ulanylanda, sygymlylyk görkezijisi iki esse ýokarlanýar, birligiň göwrümi 5 esse ýokarlanýar, agramy 47% azalýar we kondensatoryň göwrümi ep-esli azalýar.
05Seýrek Eartheriň erginleriň poslama garşylygy
Käbir hyzmat şertlerinde, esasanam hlorid ionlarynyň barlygynda, erginler poslama, çatryk poslama, stres poslama we poslama ýadawlyga sezewar bolýar. Alýumin erginleriniň poslama garşylygyny gowulandyrmak üçin köp gözlegler geçirildi.Alýumin erginlerine seýrek mukdarda ýer goşmak olaryň poslama garşylygyny ýokarlandyryp biljekdigi ýüze çykaryldy. Alýuminine dürli mukdarda garyşyk seýrek topraklary (0,1% ~ 0,5%) goşmak bilen alnan nusgalar yzly-yzyna üç gezek şor we emeli deňiz suwlaryna batyryldy. ýyllar.Netijeler, alýumine az mukdarda toprak goşmak, alýuminiň poslama garşylygyny ýokarlandyryp biljekdigini, şor we emeli deňiz suwundaky poslama garşylygy degişlilikde alýuminiňkiden 24% we 32% ýokarydygyny; himiki bug usulyny ulanmak we goşmak seýrek toprak köp komponentli (La, Ce we ş.m.), 2024 garyndysynyň üstünde seýrek toprak öwrüji filminiň bir gatlagy emele gelip, alýumin garyndysynyň üstki elektrod potensialynyň birmeňzeş bolmagyna we garşylygy ýokarlandyrmagyna sebäp bolýar. transgranulýar poslama we stres poslama; Laokary Mg alýumin garyndysyna La goşmak, garyndynyň deňiz poslama garşy ukybyny ep-esli gowulaşdyryp biler; alýumin erginlerine 1,5% ~ 2,5% Nd goşmak, ýokary temperatura öndürijiligini, howanyň berkligini we poslama garşylygyny ýokarlandyryp biler. howa giňişligi materiallary hökmünde giňden ulanylýan erginler.
Rare rare Seýrek toprak alýumin garyndysyny taýýarlamak tehnologiýasy ◆ ◆
Seýrek toprak esasan alýumin erginlerinde we beýleki erginlerde yz elementleri görnüşinde goşulýar.Seýrek toprak ýokary himiki işjeňlige, ýokary ereýän nokada eýedir we ýokary temperaturada okislenmek we ýakmak aňsat.Bu seýrek toprak alýumin erginlerini taýýarlamakda we ulanmakda käbir kynçylyklara sebäp boldy. Uzak möhletleýin synag gözleglerinde adamlar seýrek toprak alýumin erginleriniň taýýarlanyş usullaryny öwrenmegi dowam etdirýärler. Häzirki wagtda seýrek toprak alýumin erginlerini taýýarlamagyň esasy önümçilik usullary garyş usuly, eredilen duz elektroliz usuly we alýuminotermiki azaltmak usulydyr.
01 Garyşyk usuly
Garyşyk eritmek usuly, esasy ergin ýa-da goşundy garyndysy etmek üçin ýokary toprakly alýumin suwuklygyna seýrek toprak ýa-da garylan seýrek metal goşmak, soňra hasaplanan kömek puluna laýyklykda esasy ergin we galan alýumini birleşdirmek, doly garyşdyrmak we arassalamakdyr. .
02 Elektroliz
Eredilen duz elektroliz usuly, senagat alýumin elektrolit öýjügine seýrek toprak oksidi ýa-da seýrek toprak duzuny goşmak we seýrek toprak alýumin garyndysyny öndürmek üçin alýumin oksidi bilen elektroliz etmekdir. Eredilen duz elektroliz usuly Hytaýda has çalt ösdi.Umuman, iki ýol bar, ýagny suwuk katod usuly we elektrolitiki elektektoid usuly.Häzirki wagtda seýrek toprak birleşmeleriniň senagat alýumin elektrolit öýjüklerine gönüden-göni goşulyp biljekdigi we seýrek toprak alýumin erginleriniň ewtektoid usuly bilen hlorid eritmeleriniň elektrolizi arkaly öndürilip bilinjekdigi işlenip düzüldi.
03 Alýuminotermiki azaltmak usuly
Alýumin güýçli peseltmek ukybyna eýe we alýumin seýrek toprak bilen dürli intermetal birleşmeleri emele getirip bilýändigi sebäpli, alýumin seýrek toprak alýumin erginlerini taýýarlamak üçin azaldýan serişde hökmünde ulanylyp bilner. Esasy himiki reaksiýalar aşakdaky formulada görkezilýär:
RE2O3+ 6Al → 2REAl2+ Al2O3
Olaryň arasynda seýrek toprak oksidi ýa-da seýrek toprak baý şlak seýrek toprak çig maly hökmünde ulanylyp bilner; Azaldýan serişde senagat arassa alýumin ýa-da kremniý alýuminiý bolup biler; peseliş temperaturasy 1400 ℃ ~ 1600 ℃. Irki döwürde ol geçirildi. heatingyladyş serişdesiniň we akymyň bolmagy we ýokary peselme temperaturasy köp problema döreder; soňky ýyllarda gözlegçiler täze alýuminotermiki azaltma usulyny oýlap tapdylar.Has pes temperaturada (780 ℃), alýuminotermiki peselme reaksiýasy asyl ýokary temperatura sebäpli ýüze çykýan kynçylyklardan gaça durýan natriý florid we natriý hlorid ulgamynda tamamlanýar.
Rare rare Seýrek toprak alýumin garyndysynyň ulanylyşy progress ◆
01 Energetika pudagynda seýrek ýer alýumin ergininiň ulanylmagy
Gowy geçirijiligiň artykmaçlyklary, uly tok göterijilik ukyby, ýokary güýç, könelişme garşylygy, aňsat gaýtadan işlemek we uzak ömri, seýrek toprak alýumin garyndysy kabeller, üstünden geçiriji liniýalar, sim ýadrolary, slaýd simleri we inçe simler üçin ulanylyp bilner. ýörite maksatlar. Al Si garyndy ulgamyna az mukdarda RE goşmak, geçirijiligi gowulaşdyryp biler, sebäbi alýumin garyndysyndaky kremniý, ýokary mazmuna eýe bolan, elektrik aýratynlyklaryna has köp täsir edýän haramlyk elementidir.Degişli mukdarda seýrek toprak goşmak, bar bolan morfologiýany we garyndyda kremniniň paýlanyşyny gowulaşdyryp biler, bu bolsa alýuminiň elektrik aýratynlyklaryny gowulaşdyryp biler; az mukdarda yttrium ýa-da ýtrium baý garyşyk seýrek topragy ýylylyga çydamly alýumin garyndy simine goşmak; diňe bir ýokary ýokary temperatura öndürijiligini saklamak bilen çäklenmän, geçirijiligi hem gowulaşdyryp biler; Seýrek toprak dartyş güýjüni, ýylylyga garşylygy we alýumin garyndy ulgamynyň poslama garşylygyny ýokarlandyryp biler.Seýrek toprak alýuminiý garyndysyndan ýasalan kabeller we geçirijiler kabel diňiniň aralygyny artdyryp, kabelleriň hyzmat möhletini uzaldyp biler.
02Gurluşyk pudagynda seýrek ýer alýumin ergininiň ulanylmagy
6063 alýumin garyndysy gurluşyk pudagynda iň giňden ulanylýar.Seýrek topraga 0,15% ~ 0,25% goşmak guýma gurluşy we gaýtadan işleýiş gurluşy ýaly ep-esli gowulaşyp biler we ekstruziýa öndürijiligini, ýylylygy bejermegiň täsirini, mehaniki häsiýetlerini, poslama garşylygy, ýerüsti bejergisi we reňk äheňini gowulaşdyryp biler. Seýrek topragyň bardygyny ýüze çykardy. esasan 6063 alýumin garyndysy-Al fazanyň araçägini, däne araçägini we interdendritiki zyýansyzlandyrýar we olar birleşmelerde erär ýa-da dendrit gurluşyny we dänelerini arassalamak üçin birleşmeler görnüşinde bar, çözülmedik ewtektikanyň ululygy we ululygy gümürtik ýerdäki çalaja ep-esli kiçelýär, paýlanyşy birmeňzeş we dykyzlygy ýokarlanýar, şonuň üçin garyndynyň dürli häsiýetleri dürli derejelere ýetýär.Mysal üçin, profiliň berkligi 20% -den gowrak, uzalmagy 50%, poslama derejesi bolsa iki esse azalýar, Oksid filminiň galyňlygy 5% ~ 8% ýokarlanýar we reňkleýji häsiýet takmynan 3% ýokarlanýar .Şonuň üçin RE-6063 garyndy gurluşyk profilleri giňden ulanylýar.
03Gündelik önümlerde seýrek ýer alýumin garyndysyny ulanmak
Alýumin önümlerini gündelik ulanmak üçin arassa alýumin we Al Mg seriýaly alýumin erginlerine yz toplamak mehaniki häsiýetleri, çuňňur çyzgy häsiýetini we poslama garşylygy ep-esli gowulaşdyryp biler. Alýumin küýzeler, alýumin gaplar, alýumin plitalary, alýumin nahar gutulary ýaly gündelik zerurlyklar, alýumin mebel diregleri, alýumin welosipedleri we Al Mg RE garyndysyndan ýasalan öý enjamlary poslama garşylygy iki esse köp, agramy 10% ~ 15% azaltmak, 10% ~ 20% hasyl ýokarlandyrmak, 10% ~ 15% önüm çykdajylaryny azaltmak, we seýrek topraksyz alýumin garyndy önümleri bilen deňeşdirilende has gowy çuňňur çyzmak we çuňňur gaýtadan işlemek. Häzirki wagtda seýrek toprak alýumin garyndysynyň gündelik zerurlyklary giňden ulanyldy we önümler ep-esli artdy we içerki we daşarky bazarlarda gowy satylýar .
04 Seýrek toprak alýumin garyndysyny beýleki taraplarda ulanmak
Iň köp ulanylýan Al Si seriýaly guýma garyndysyna seýrek ýeriň birnäçe müňden bir bölegini goşmak, garyndynyň işleýşini ep-esli gowulaşdyryp biler.Uçarlarda, gämilerde, awtoulaglarda, dizel dwigatellerinde, motosikllerde we sowutly ulaglarda (porşen, dişli guty, silindr, gurallar we beýleki bölekler) önümleriň köp markasy ulanyldy. Gözleg we amalyýetde Sc-iň iň täsirli elementdigi anyklandy alýumin erginleriniň gurluşyny we häsiýetlerini optimizirlemek.Güýçli dispersiýany güýçlendirmek, dänäni arassalamak, erginleri güýçlendirmek we alýuminiý mikroalloý güýçlendiriji täsirleri bar we erginleriň güýjüni, gatylygyny, plastikligini, berkligini, poslama garşylygy, ýylylyga garşylygy we ş.m. gowulaşdyryp biler. howa giňişligi, gämiler, ýokary tizlikli otlylar, ýeňil ulaglar we ş.m. ýaly ýokary tehnologiýaly pudaklar gurluş bölekleri; Russiýa tarapyndan işlenip düzülen 0146Al Cu Li Sc garyndysy kosmos gämileriniň kriogen ýangyç guýusyna ulanyldy.
Wan Hui, Anang An we Qun Çiniň 33-nji tomundan, Seýrek Eartheriň 1-nji sanyndan
Iş wagty: Iýul-05-2023