ЗастосуванняРідкісна земляУ кастингу алюмінієвого сплаву було здійснено раніше за кордоном. Хоча Китай розпочав дослідження та застосування цього аспекту лише в 1960 -х роках, він швидко розвивався. Було проведено багато роботи від досліджень механізму до практичного застосування, і було досягнуто деяких досягнень. З додаванням рідкісних земних елементів, механічних властивостей, властивостей та електричних властивостей алюмінієвих сплавів значно вдосконалюються. Земляні матеріали для зберігання водню тощо.
◆ ◆ Механізм дії рідкісної землі в алюмінієвому та алюмінієвому сплаві ◆ ◆
Рідкісна Земля має високу хімічну активність, низький потенціал та спеціальне розташування шару електронів, і може взаємодіяти майже з усіма елементами. Раді землі, які зазвичай використовуються в алюмінієвих та алюмінієвих сплавах, включають LA (лантан), Ce (церій), Y (ітріум) і sc (скандію.). Їх часто додають в алюмінієву рідину з модифікаторами, нуклеризуючими агентами та дегазаційними агентами, які можуть очистити розплав, покращити структуру, уточнити зерно тощо.
01Очищення рідкісної Землі
As a large amount of gas and oxide inclusions (mainly hydrogen, oxygen and nitrogen) will be brought in during the melting and casting of aluminum alloy, pinholes, cracks, inclusions and other defects will occur in the casting (see Figure 1a), reducing the strength of aluminum alloy.The purification effect of rare earth is mainly manifested in the obvious reduction of hydrogen content in molten aluminum, the reduction of Швидкість та пористість шпильки (див. Малюнок 1В) та зменшення включення та шкідливих елементів. Основна причина полягає в тому Процес виплавки, щоб досягти мети очищення алюмінієвої рідини.
Практика довела, що рідкісна Земля впливає на зменшення вмісту водню, кисню та сірки в алюмінієвих та алюмінієвих сплавах. 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 і видалено, таким чином очищаючи алюмінієву рідину; решта дрібних частинок стають неоднорідними ядрами алюмінію для вдосконалення зерен.
Рис. 1 Морфологія SEM 7075 сплав без Re і W (Re) = 0,3%
а. Re не додається; b. Додати w (re) = 0,3%
02Метаморфізм рідкісної землі
Рідкісна земна модифікація в основному проявляється при переробленні зерен та дендритах, інгібуючи появу грубої пластинчастої фази Т2, усунувши грубу масивну фазу, розподілену в первинному кристалі та утворюючи сферичну фазу, так що смуга та фрагментні сполуки на межі зерна, що значно зменшується, і див. Рисунок 2. Його властивості відносно активні. Плавлення в алюмінієвій рідині дуже легко заповнити поверхневі дефекти фази сплаву, що зменшує поверхневий натяг на інтерфейсі між новими та старими фазами, і покращує швидкість росту кристалічного ядра; в той же час воно також може утворювати поверхневу активну плівку між зернами та розплавленою рідиною для запобігання росту генерованих зерен та переробки структури сплаву (див. Рис. 2б).
Рис. 2 Мікроструктура сплавів з різним додаванням
а. Повторне дозування дорівнює 0; б. Додавання до 0,3%; c. Додавання до 0,7%
Після додавання рідкісних земляних елементів α -зерна (Al) фази почали ставати меншими, які відігравали роль у рафінуванні зерз α (Al), перетворених у невелику форму троянди або стрижня, коли вміст рідкісної землі становить 0,3%α -зерна (Al) фази - найменший, а поступово збільшується при подальшому збільшенні вмісту рідкісної землі. Висока температура протягом певного періоду часу відіграватиме найбільшу роль у метаморфізмі.
03 Мікромепресія ефекту рідкісної Землі
Рідкісна Земля існує в алюмінієвих та алюмінієвих сплавах у трьох формах: твердий розчин у матриці α (AL); сегрегація у фазовій межі, межі зерна та межі дендриту; твердий розчин у формі сполуки. Посилення наслідків рідкісних землі в алюмінієвому сплаві, головним чином, включає зміцнення зернового зміцнення, зміцнення кінцевого розчину та друге зміцнення землі.
Форма існування рідкісної землі в алюмінієвому та алюмінієвому сплаві тісно пов'язана з його кількістю додавання. 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 produce micro Ефекти легень, такі як зміцнення другої фази.
◆ ◆ Вплив рідкісної Землі на властивості алюмінію та алюмінієвого сплаву ◆◆
01 Вплив рідкісної Землі на всеосяжні механічні властивості сплаву
Сила, твердість, подовження, міцність на перелом, стійкість до зносу та інші комплексні механічні властивості сплаву можуть бути покращені, додаючи відповідну кількість рідкісної землі.0.3% RE, додається до литого алюмінієвого серії ZL10 AlloyσbЗ 205,9 МПа до 274 МПа, а HB - від 80 до 108; додавання 0,42% SC до 7005 сплаву σbзбільшився з 314 МПа до 414MPA, σ0,2Збільшилося з 282 МПа до 378 мпА, пластичність зросла з 6,8% до 10,1%, а високотемпературна стабільність була значно підвищена; LA та CE можуть значно покращити суперпластичність сплаву. Додавання 0,14%~ 0,64%Лос-Анджелеса до сплаву AL-6MG-0,5 мн збільшує суперпластичність з 430%до 800%~ 1000%; систематичне дослідження сплаву Al Si показує, що міцність виходу та максимальну міцність на розтяг сплаву може бути значно покращено, додаючи відповідну кількість SC.FIG. 3 Показує появу SEM при розриві при розриві Al-SI7-MG0,8Сплав, який вказує на те, що він є типовим крихким переломом розщеплення без повторного, тоді як після доданого 0,3% RE, у руйнуванні з’являється очевидна структура ямочки, що вказує на те, що він має хорошу міцність і пластичність.
Рис. 3 Морфологія розривів на розрив
а. Не приєднався до re; b. Додати 0,3% re
02Вплив рідкісної землі на високотемпературні властивості сплавів
Додавання певної кількостіРідкісна земляв алюмінієвий сплав може ефективно покращити високотемпературну окислювальну стійкість алюмінієвого сплаву. Додавання 1%~ 1,5%змішаної рідкісної землі до складання евтектичного сплаву від литого аль-сина збільшує високу температуру на 33%, високу міцність на температуру (300 ℃, 1000 годин) на 44%, а також стійкову стійкість та високу температуру, що страждає на дезахилі, значно покращується LA Сплави можуть покращити високотемпературні властивості сплавів; швидко затверділий сплав Al-8,4% Fe-3,4% до н.е. може працювати надовго нижче 400 ℃, значно покращуючи робочу температуру алюмінієвого сплаву;3Частинки СК, які нелегко вдосконалити при високій температурі і співпрацювати з матрицею, щоб закріпити межу зерна, так що сплав підтримує непідроблену структуру під час відпалу, і значно покращує високотемпературні властивості сплаву.
03 Вплив рідкісної Землі на оптичні властивості сплавів
Додавання рідкісної землі до алюмінієвого сплаву може змінити структуру її поверхневої оксидної плівки, роблячи поверхню більш яскравою і красивою. Коли 0,12%~ 0,25%RE додається до алюмінієвого сплаву, коли відбиття окисленого та кольорового профілю 6063 до 92%;
04 Вплив рідкісної Землі на електричні властивості сплавів
Adding RE to high-purity aluminum is harmful to the conductivity of the alloy, but the conductivity can be improved to a certain extent by adding appropriate RE to industrial pure aluminum and Al Mg Si conductive alloys.The experimental results show that the conductivity of aluminum can be improved by 2%~3% by adding 0.2% RE.Adding a small amount of yttrium rich rare earth into Al Zr alloy can improve the conductivity of the alloy, який був прийнятий більшості внутрішніх дротяних заводів; додайте сліди рідкісної землі до алюмінію з високою чистотою, щоб зробити конденсатор фольги Al. При використанні в продуктах 25 кВ індекс ємності подвоюється, потужність на одиницю об'єму збільшується в 5 разів, вага зменшується на 47%, а об'єм конденсатора значно знижується.
05Вплив рідкісної Землі на корозійну стійкість сплаву
У деяких сервісних умовах, особливо в присутності іонів хлориду, сплави вразливі до корозії, корозії щілини, корозійної стресу та втоми корозій. Встановлено, що додавання відповідної кількості рідкісної землі до алюмінієвих сплавів може ефективно покращити їх корозійну резистентність. Зразки, зроблені шляхом додавання різних кількості змішаних рідкісних земель (0,1%~ 0,5%) до алюмінію, просочилися в розсолі та штучній морській воді протягом трьох років поспіль. Результати показують, що додавання невеликої кількості рідкісних земель до алюмінію може покращити корозійну стійкість алюмінію, а резистентність корозій у розсолі та штучній морській воді на 24% та на 32% вище, ніж алюміній відповідно; використовуючи метод хімічної пари та додаючи рідкісний земляний багатокомпонентний пенетрант (LA, CE, тощо. Електродний потенціал алюмінієвого сплаву, як правило, є рівномірним, а покращення стійкості до міжгранулярної корозії та корозії стресу; додавання LA до високого сплаву з алюмінієвим сплавом може значно покращити анти морську корозійну здатність сплаву; додавання 1,5% ~ 2,5% ND до алюмінієвих сплавів може покращити афіцит, що застосовується, а також застосовуваність, що застосовується, а також застосовувані афіциті, що застосовують афіцит.
◆ ◆ Технологія підготовки рідкісного алюмінієвого сплаву ◆ ◆
Рідкісна Земля в основному додається у вигляді мікроелементів в алюмінієвих сплавах та інших сплавах. Рідкісна Земля має високу хімічну активність, високу температуру плавлення, і її легко окислювати та спалити при високих температурах. Це спричинило певні труднощі в підготовці та застосуванні рідкісних алюмінієвих сплавів.
01 Метод змішування
Метод змішаного плавлення полягає в тому, щоб додати рідкісну землю або змішаний рідкісний метал у високотемпературну алюмінієву рідину пропорційно, щоб зробити майстер-сплав або нанесення сплаву, а потім розплавити майстер-сплав та алюміній, що залишився відповідно до обчисленої надбавки разом, повністю перемішати та вдосконалювати.
02 Електроліз
Метод розплавленої сольової солі полягає в тому, щоб додати рідкісну оксид землі або рідкісну землю в промислову алюмінієву електролітичну клітину та електролізу з оксидом алюмінію для отримання рідкісного земного алюмінієвого сплаву. Метод мобільного солі розвинувся відносно швидко в Китаї. Як правило, є два способи, а саме метод рідкого катода та електролітичний евтектоїдний метод. В даний час було розроблено, що рідкісні сполуки Землі можуть бути безпосередньо додані до промислових алюмінієвих електролітичних клітин, а рідкісні алюмінієві сплави можуть вироблятися за допомогою електролізу розплавів хлориду евектоїдним методом.
03 Метод алюмінотермічного зменшення
Оскільки алюміній має сильну здатність до відновлення, а алюміній може утворювати різноманітні інтерметалічні сполуки з рідкісною землею, алюміній може використовуватися як відновлюючий засіб для приготування рідкісних алюмінієвих сплавів. Основні хімічні реакції показані в наступній формулі:
RE2O3+ 6al → 2real2+ Al2O3
Серед них рідкісний оксид Землі або рідкісний шлак, багатий на землю, може бути використаний як рідкісна земна сировина; відновлюючий засіб може бути промисловим чистим алюмінієвим або кремнієвим алюмінієм; температура зниження становить 1400 ℃ ~ 1600 ℃. На ранній стадії він проводився за умови існування нагрівального агента та флюсу, а температура з високим способом редукції спричинить багато проблем; При меншій температурі (780 ℃) реакція алюмінотермічного відновлення завершується в системі фториду натрію та хлориду натрію, що дозволяє уникнути проблем, спричинених початковою високою температурою.
◆ ◆ Прогрес застосування рідкісного алюмінієвого сплаву ◆ ◆
01 Застосування рідкісного алюмінієвого сплаву в енергетиці
Через переваги хорошої провідності, велику потужність, що переносить струм, високу міцність, стійкість до зносу, легку обробку та тривалий термін служби, рідкісний алюмінієвий сплав, для виготовлення кабелів, накладних пропускних пропускних пропусків, дротяних ядер, провідних проводів та тонких проводів для спеціальних цілей. що має більший вплив на електричні властивості. 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 Система алюмінієвих сплавів. Кабелі та провідники, виготовлені з рідкісного алюмінієвого сплаву Землі, можуть збільшити проміжок кабельної вежі та продовжити термін служби кабелів.
02Застосування рідкісного алюмінієвого сплаву в будівельній промисловості
Алюмінієвий сплав 6063 - це найбільш широко використовується в будівельній галузі. Додавання 0,15% ~ 0,25% Рідкісної Землі може значно покращити структуру AS CAST та структуру обробки, а також може покращити експлуатацію екструзій, ефект термічної обробки, механічні властивості, корозійну стійкість, поверхневу обробку та кольоровий тон. З'єднання для вдосконалення структури дендриту та зерна, так що розмір нерозчиненої евтектики та розмір ямочки в області ямочки стали значно меншими, розподіл рівномірний, а щільність збільшується, так що різні властивості сплаву вдосконалюються до різного ступеня. Наприклад, міцність профілю збільшується більш ніж на 20%, подовження збільшується на 50%, а швидкість корозії знижується більш ніж на двічі, товщина оксидної плівки збільшується на 5%~ 8%, а майно забарвлення збільшується приблизно на 3%.
03Застосування рідкісного алюмінієвого сплаву в щоденних продуктах
Додавання слідів рідкісної землі до чистого алюмінію та алюмінієвих сплавів серії Al Mg для щоденного використання алюмінієвих продуктів може значно покращити механічні властивості, глибоке малювання властивості та корозійну стійкість. резистентність, зниження ваги 10% ~ 15%, збільшення прибутковості на 10% ~ 20%, 10% ~ 15% зниження витрат на виробництво, а також кращі показники глибокого малювання та глибокої переробки порівняно з продуктами алюмінієвого сплаву без землі. На присутніх, щоденні потреби рідкісних земних алюмінієвих сплавів широко використовувались, а продукти значно збільшуються, а також продаються на домашніх та зовнішніх ринках.
04 Застосування рідкісного алюмінієвого сплаву в інших аспектах
Додавання кількох тисяч рідкісних Землі в найбільш широко використовуваному серії Al Si лиття може значно покращити обробку ефективності сплаву. Багато брендів продуктів використовувались у літальних апаратах, кораблях, автомобілях, дизельних двигунах, мотоциклах та бронеавтомобілів (поршня, коробка передач, циліндр, прилади та інші частини). У дослідженні та застосуванні встановлено, що SC є найбільш ефективним елементом для оптимізації структури та властивостей алюмінієвих сплавів. Він має сильне зміцнення дисперсії, зміцнення вдосконалення зерна, зміцнення розчину та зміцнення мікросівок на алюміній, і може покращити міцність, твердість, пластичність, міцність, стійкість до корозій, тепловідповідач тощо. Сплавів. Розроблений NASA має високу міцність, високу температуру та низьку температуру та застосовується до фюзеляжу літальних апаратів та конструкційних деталей літаків; сплав 0146al Cu Li, розроблений Росією, застосовувався до кріогенного паливного бака космічного корабля.
З тома 33, випуск 1 рідкісної землі Ванг Хуй, Ян Ан та Юнь Ци
Час посади: липень-05-2023