De tapassing fanseldsume ierdeyn casting aluminium alloy waard útfierd earder bûtenlân.Hoewol Sina begon it ûndersyk en tapassing fan dit aspekt allinich yn 'e jierren '60, hat it him rap ûntwikkele.Der is in soad wurk dien fan meganismeûndersyk oant praktyske tapassing, en guon prestaasjes binne makke.Mei de tafoeging fan seldsume ierde-eleminten binne de meganyske eigenskippen, castingseigenskippen en elektryske eigenskippen fan aluminiumlegeringen sterk ferbettere.Op it mêd fan nije materialen, de rike optyske, elektryske en magnetyske eigenskippen fan seldsume ierde eleminten spylje ek in wichtige rol by it meitsjen fan seldsume ierde permaninte magnetyske materialen, seldsume ierde light-emitting materialen, seldsume ierde wetterstof opslach materialen, etc.
◆ ◆ Aksjemeganisme fan seldsume ierde yn aluminium en aluminiumlegering ◆ ◆
Seldsume ierden hat hege gemyske aktiviteit, leech potinsjeel en spesjale elektroanen laach arrangement, en kin ynteraksje mei hast alle eleminten. Rare ierden faak brûkt yn aluminium en aluminium alloys befetsje La (lanthanum), Ce (cerium), Y (yttrium) en Sc (scandium).Se wurde faak tafoege oan aluminium floeistof mei modifiers, nucleating aginten en degassing aginten, dat kin suverje de melt, ferbetterjen fan de struktuer, ferfine it nôt, ensfh
01Reiniging fan seldsume ierde
Om't in grutte hoemannichte gas- en okside-ynklúzjes (benammen wetterstof, soerstof en stikstof) sille wurde ynbrocht by it smelten en jitten fan aluminiumlegering, sille pinholes, skuorren, ynklúzjes en oare defekten foarkomme yn 'e casting (sjoch figuer 1a), ferminderjen de sterkte fan aluminium alloy.The suvering effekt fan seldsume ierde wurdt benammen manifestearre yn 'e foar de hân lizzende reduksje fan wetterstof ynhâld yn gesmolten aluminium, de reduksje fan pinhole taryf en porosity (sjoch figuer 1b), en it ferminderjen fan inclusions en skealike eleminten. reden is dat seldsume ierden in grutte affiniteit hat mei wetterstof, dy't wetterstof yn grutte hoemannichten absorbearje en oplosse kinne en stabile ferbiningen foarmje sûnder bubbels te foarmjen, sadat de wetterstofynhâld en porositeit fan aluminium signifikant ferminderje; Seldsume ierde en stikstof foarmje fjoervaste ferbiningen, dy't meast fuortsmiten yn 'e foarm fan slag yn it smelten proses, sa as te berikken it doel fan suvering aluminium floeistof.
Praktyk hat bewiisd dat seldsume ierde it effekt hat fan it ferminderjen fan de ynhâld fan wetterstof, soerstof en swevel yn aluminium en aluminiumlegeringen.It tafoegjen fan 0,1% ~ 0,3% RE yn aluminiumflüssigens is nuttich om skealike ûnreinheden better te ferwiderjen, ûnreinheden te ferfine of har morfology te feroarjen, om korrels te ferfine en lykmjittich te fersprieden; Dêrneist foarmje RE en skealike ûnreinheden mei in leech smeltpunt binêre ferbiningen lykas RES, REAs, en REPb, dy't wurde karakterisearre troch hege smeltpunt, lege tichtheid, en stabile gemyske eigenskippen, en kinne wurde driuwe omheech te foarmjen slak en fuortsmiten, dus suvering aluminium floeistof; De oerbleaune fyn dieltsjes wurde heterogene kearnen fan aluminium te ferfine kerrels.
Fig. 1 SEM Morfology fan 7075 Alloy sûnder RE en w (RE) = 0,3%
in.RE wurdt net tafoege;b.Add w (RE)=0.3%
02Metamorphism of rare earth
Seldsume ierdemodifikaasje wurdt benammen manifestearre yn it raffinearjen fan korrels en dendriten, it remmen fan it uterlik fan 'e grof lamellêre T2-faze, it eliminearjen fan' e grouwe massive faze ferdield yn 'e primêre kristal en it foarmjen fan sfearyske faze, sadat de strip- en fragmintferbiningen oan' e nôtgrins signifikant fermindere wurde (sjoch figuer 2). Algemien is de straal fan seldsume ierde atoom grutter as dy fan aluminium atoom, en syn eigenskippen binne relatyf aktyf.Melting yn aluminium floeistof is hiel maklik te foljen it oerflak defekten fan alloy faze, dat ferleget de oerflak spanning op de ynterface tusken nije en âlde fazen, en ferbettert de groei taryf fan crystal kearn; Tagelyk, it kin ek foarmje in oerflak aktive film tusken de korrels en de smelte floeistof foar te kommen dat de groei fan de oanmakke korrels en ferfine de alloy struktuer (sjoch figuer 2b).
figuer 2 mikrostruktuer fan Alloys mei ferskillende RE tafoeging
in.RE dosering is 0;b.RE-tafoeging is 0,3%;c.RE-tafoeging is 0,7%
Nei it tafoegjen fan seldsume ierde-elemintenαDe korrels fan (Al)-faze begûnen lytser te wurden, wat in rol spile by it raffinearjen fan korrelsα(Al) omfoarme ta in lytse roaze- of staaffoarm, as de ynhâld fan seldsume ierde 0,3%α De korrelgrutte fan (Al) ) faze is de lytste, en stadichoan nimt ta mei de fierdere tanimming fan seldsume ierden ynhâld. Eksperiminten hawwe bewiisd dat der in bepaalde incubation perioade foar seldsume ierde metamorphism, en allinnich as it wurdt hâlden op in hege temperatuer foar in bepaalde perioade fan tiid, seldsume ierden sille de grutste rol spylje yn metamorfoa.Dêrneist nimt it oantal kristalkearnen fan 'e ferbiningen dy't troch aluminium en seldsume ierden foarme binne gâns ta as it metaal kristallisearret, wat ek de legere struktuer ferfine makket. It ûndersyk docht bliken dat seldsume ierden goed hat modifikaasje effekt op aluminium alloy.
03 Microalloying effekt fan seldsume ierde
Seldsume ierde bestiet benammen yn aluminium en aluminiumlegeringen yn trije foarmen: fêste oplossing yn 'e matrixα(Al); Segregaasje by fazegrins, nôtgrins en dendritegrins; Fêste oplossing yn of yn 'e foarm fan ferbining. De fersterkende effekten fan seldsume ierden yn aluminiumlegeringen omfetsje benammen fersterking fan nôtferfining, fersterking fan eindige oplossing en fersterking fan 'e twadde faze fan seldsume ierdeferbiningen.
It bestean foarm fan seldsume ierde yn aluminium en aluminium alloy is nau besibbe oan syn tafoeging bedrach.Yn 't algemien, as RE-ynhâld minder is as 0,1%, is de rol fan RE foaral fyn nôtfersterking en finite oplossingsfersterking; As RE-ynhâld 0,25% ~ 0,30% is, foarmje RE en Al in grut oantal sfearyske of koarte roede lykas intermetallyske ferbiningen , dy't wurde ferdield yn it nôt of nôt grins, en in grut oantal dislocations, fyn nôt spheroidized struktueren en ferspraat seldsume ierde ferbinings ferskine, dat sil produsearje mikro alloying effekten lykas twadde faze fersterking.
◆ ◆ Effekt fan seldsume ierde op eigenskippen fan aluminium en aluminium alloy ◆◆
01 Effekt fan seldsume ierde op wiidweidige meganyske eigenskippen fan alloy
De sterkte, hurdens, elongation, fracture taaiens, wear ferset en oare wiidweidige meganyske eigenskippen fan de alloy kin wurde ferbettere troch it tafoegjen fan passend bedrach fan seldsume earth.0.3% RE wurdt tafoege oan getten aluminium ZL10 rige alloyσbfan 205,9 MPa oant 274 MPa, en HB fan 80 oant 108; 0,42% Sc tafoegje oan 7005 alloyσbferhege fan 314MPa nei 414MPa,σ0.2ferhege fan 282MPa nei 378MPa, de plastykens ferhege fan 6,8% nei 10,1%, en de stabiliteit op hege temperatuer waard signifikant ferbettere; La en Ce kinne de superplastykens fan 'e alloy signifikant ferbetterje.It tafoegjen fan 0.14% ~ 0.64% La oan Al-6Mg-0.5Mn alloy fergruttet de superplasticity fan 430% nei 800% ~ 1000%; In systematyske stúdzje fan Al Si alloy lit sjen dat de opbringst sterkte en úteinlike treksterkte fan de alloy kin wêze sterk ferbettere troch it tafoegjen fan in passend bedrach fan Sc.Fig.3 toant de SEM uterlik fan tensile fraktuer fan Al-Si7-Mg0.8alloy, dat jout oan dat it is in typysk brittle cleavage fraktuer sûnder RE, wylst nei 0,3% RE wurdt tafoege, blykt dúdlik dimple struktuer yn 'e fraktuer, dat jout oan dat it hat goede taaiens en ductility.
figuer 3 Tensile Fracture Morfology
in.Net by RE;b.Add 0,3% RE
02Effekt fan seldsume ierde op hege temperatuer eigenskippen fan alloys
It tafoegjen fan in bepaald bedrach fanseldsume ierdeyn aluminium alloy kin effektyf ferbetterjen de hege-temperatuer oksidaasjegetal ferset fan aluminium alloy.Addding 1% ~ 1,5% mingde seldsume ierde oan de cast Al Si eutektyske alloy fergruttet de hege temperatuer sterkte troch 33%, de hege temperatuer rupture sterkte (300 ℃, 1000 oeren) mei 44%, en de slijtweerstand en hege temperatuerstabiliteit wurde signifikant ferbettere; La, Ce, Y en mischmetal tafoegje oan cast Al Cu alloys kinne de hege temperatuereigenskippen fan 'e alloys ferbetterje; De rap fersteurde Al-8.4% Fe-3.4% Ce alloy kin wurkje foar in lange tiid ûnder 400 ℃, sterk ferbetterjen fan de wurktemperatuer fan aluminium alloy; Sc wurdt tafoege oan de Al Mg Si alloy te foarmjen Al3Sc-dieltsjes dy't net maklik binne om by hege temperatueren te grofjen en gearhingje mei de matrix om de nôtgrins te pinjen, sadat de alloy in unrekristallisearre struktuer behâldt by it gloeien, en de hege temperatuereigenskippen fan 'e alloy sterk ferbetteret.
03 Effekt fan seldsume ierde op optyske eigenskippen fan alloys
It tafoegjen fan seldsume ierde yn aluminium alloy kin feroarje de struktuer fan syn oerflak okside film, wêrtroch it oerflak mear helder en beautiful.When 0,12% ~ 0,25% RE wurdt tafoege oan de aluminium alloy, de reflectivity fan de oxidized en kleurde 6063 profyl is oant 92%; As 0,1% ~ 0,3% RE wurdt tafoege oan Al Mg getten aluminium alloy, de alloy kin krije de bêste oerflak finish en glâns duorsumens.
04 Effekt fan seldsume ierde op elektryske eigenskippen fan alloys
It tafoegjen fan RE oan hege suverens aluminium is skealik foar de conductivity fan 'e alloy, mar de conductivity kin wurde ferbettere ta in beskate mjitte troch it tafoegjen fan passende RE oan yndustrieel suver aluminium en Al Mg Si conductive alloys. De eksperimintele resultaten litte sjen dat de conductivity fan aluminium kin ferbettere wurde troch 2% ~ 3% troch it tafoegjen fan 0,2% RE.It tafoegjen fan in lyts bedrach fan yttrium rike seldsume ierde yn Al Zr alloy kin ferbetterje de conductivity fan de alloy, dat is oannommen troch de measte ynlânske tried fabriken; Foegje trace seldsume ierde oan hege suverens aluminium te meitsjen Al RE folie capacitor.Wannear't brûkt yn 25kV produkten, de capacitance index wurdt ferdûbele, de kapasiteit per ienheid folume wurdt ferhege mei 5 kear, it gewicht wurdt fermindere troch 47%, en de capacitor folume wurdt gâns fermindere.
05Effekt fan Rare Earth op Corrosie Resistance fan Alloy
Yn guon tsjinstomjouwings, benammen yn 'e oanwêzigens fan chloride-ionen, binne alloys kwetsber foar korrosje, spaltkorrosje, stresskorrosje en korrosje-wurgens.It is fûn dat it tafoegjen fan passende hoemannichte seldsume ierden oan aluminiumlegeringen har korrosjebestriding effektyf ferbetterje kin. jier.De resultaten litte sjen dat it tafoegjen fan in lyts bedrach fan seldsume ierden oan aluminium de korrosjebestriding fan aluminium kin ferbetterje, en de korrosjebestriding yn pekel en keunstmjittich seewetter is respektivelik 24% en 32% heger as dy fan aluminium; Mei help fan gemyske dampmetoade en tafoegjen seldsume ierde multi-komponint penetrant (La, Ce, ensfh), in laach fan seldsume ierde konverzje film kin wurde foarme op it oerflak fan 2024 alloy, wêrtroch it oerflak elektrodes potinsjeel fan aluminium alloy tend to wêzen unifoarm, en it ferbetterjen fan de wjerstân tsjin intergranular corrosie en stress corrosie; Tafoegjen fan La oan hege Mg aluminium alloy kin gâns ferbetterje de anty-marine corrosie fermogen fan de alloy; It tafoegjen fan 1,5% ~ 2,5% Nd oan aluminium alloys kin ferbetterje de hege-temperatuer prestaasjes, lucht tightness en corrosie ferset fan de alloys, dy't in soad brûkt wurde as aerospace materialen.
◆ ◆ Tarieding technology fan seldsume ierde aluminium alloy ◆ ◆
Seldsume ierde wurdt meast tafoege yn 'e foarm fan spoare-eleminten yn aluminium alloys en oare alloys.Seldsume ierde hat hege gemyske aktiviteit, heech smeltpunt, en is maklik om te oksidearjen en te ferbaarnen by hege temperatueren.Dit hat feroarsake bepaalde swierrichheden yn 'e tarieding en tapassing fan seldsume ierde aluminium alloys.Yn de lange-termyn eksperiminteel ûndersyk, minsken bliuwe te ferkennen de tarieding metoaden fan seldsume ierde aluminium alloys. Op it stuit, de wichtichste produksje metoaden foar it tarieden fan seldsume ierde aluminium alloys binne mingmetoade, smelte sâltelektrolysemetoade en aluminothermyske reduksjemetoade.
01 Mixing metoade
Mixed melting metoade is te foegjen seldsume ierde of mingd seldsum ierde metaal yn hege-temperatuer aluminium floeistof yn ferhâlding te meitsjen master alloy of applikaasje alloy, en dan smelten de master alloy en de oerbleaune aluminium neffens de berekkene fergoeding tegearre, folslein stir en ferfine .
02 Electrolysis
De smelte sâlt electrolysis metoade is te foegjen seldsum ierde okside of seldsume ierde sâlt yn de yndustriële aluminium electrolytic sel en electrolyze mei aluminium okside te produsearje seldsum ierde aluminium alloy. Molten sâlt electrolysis metoade hat ûntwikkele relatyf fluch yn Sina.Yn 't algemien binne d'r twa manieren, nammentlik floeibere kathodemetoade en elektrolytyske eutektoïde metoade.Op it stuit is it ûntwikkele dat seldsume ierde-ferbiningen direkt kinne wurde tafoege oan yndustriële aluminiumelektrolytyske sellen, en seldsume ierde-aluminiumlegeringen kinne wurde produsearre troch elektrolyse fan chloride-smelten troch eutectoid-metoade.
03 Aluminothermyske reduksjemetoade
Om't aluminium in sterke reduksjefermogen hat, en aluminium in ferskaat oan intermetallyske ferbiningen mei seldsume ierde foarmje kin, kin aluminium brûkt wurde as reduksjemiddel om seldsume ierde aluminiumlegeringen te meitsjen. De wichtichste gemyske reaksjes wurde werjûn yn 'e folgjende formule:
RE2O3+ 6Al→2REAl2+ Al2O3
Under harren, seldsume ierde okside of seldsume ierde rike slag kin brûkt wurde as seldsume ierde grûnstoffen; It ferminderjen agent kin wêze yndustrieel suver aluminium of silisium aluminium; De reduksje temperatuer is 1400 ℃ ~ 1600 ℃. út ûnder de betingst fan it bestean fan ferwaarming agent en flux, en hege reduksje temperatuer soe feroarsaakje protte problemen; Yn de ôfrûne jierren, ûndersikers hawwe ûntwikkele in nije aluminothermic reduksje metoade.By in legere temperatuer (780 ℃) wurdt de aluminothermic reduksje reaksje foltôge yn it systeem fan natrium fluoride en natrium chloride, dat foarkomt de problemen feroarsake troch de oarspronklike hege temperatuer.
◆ ◆ Applikaasje foarútgong fan seldsume ierde aluminium alloy ◆ ◆
01 Tapassing fan seldsume ierde aluminium alloy yn macht yndustry
Fanwege de foardielen fan goede conductivity, grutte stromdragende kapasiteit, hege sterkte, wear ferset, maklike ferwurking en lange libbensdoer, seldsume ierde aluminium alloy kin brûkt wurde foar it meitsjen fan kabels, overhead transmission linen, wire kearnen, slide triedden en tinne triedden foar spesjale doelen.It tafoegjen fan in lyts bedrach fan RE yn it Al Si-legersysteem kin de konduktiviteit ferbetterje, dat komt omdat it silisium yn 'e aluminiumlegering in ûnreinheidselemint is mei in hege ynhâld, dy't in gruttere ynfloed hat op' e elektryske eigenskippen.It tafoegjen fan in passende hoemannichte seldsume ierde kin de besteande morfology en distribúsje fan silisium yn 'e alloy ferbetterje, wat de elektryske eigenskippen fan aluminium effektyf kin ferbetterje; Tafoegjen fan in lyts bedrach fan yttrium of yttrium ryk mingde seldsume ierde yn' e waarmtebestindige draad fan aluminiumlegering kin net allinnich ûnderhâlde goede hege-temperatuer prestaasjes mar ek ferbetterjen de conductivity; Rare ierde kin ferbetterje de treksterkte, waarmte ferset en corrosie ferset fan aluminium alloy systeem.Kabels en diriginten makke fan seldsume ierde aluminium alloy kinne fergrutsje de span fan kabel toer en ferlingje de tsjinst libben fan kabels.
02Tapassing fan seldsume ierde aluminium alloy yn bou yndustry
6063 aluminium alloy is de meast brûkte yn de bou yndustry.It tafoegjen fan 0,15% ~ 0,25% seldsume ierde kin signifikant ferbetterje de as cast struktuer en ferwurkjen struktuer, en kin ferbetterje de extrusion prestaasjes, waarmte behanneling effekt, meganyske eigenskippen, corrosie ferset, oerflak behanneling prestaasjes en kleur toan.It is fûn dat seldsume ierde is benammen ferspraat yn 6063 aluminium alloyα-Al neutralizes de faze grins, nôt grins en interdendritic, en se wurde oplost yn ferbiningen of bestean yn 'e foarm fan ferbiningen te ferfine de dendrite struktuer en korrels, sadat de grutte fan' e ûnoplost eutectic en de grutte fan 'e dimple yn' e dimple gebiet wurde signifikant lytser, de ferdieling is unifoarm, en de tichtens nimt ta, sadat de ferskate eigenskippen fan 'e alloy yn ferskate mjitten ferbettere wurde.Bygelyks, de sterkte fan it profyl wurdt ferhege mei mear as 20%, de elongation wurdt ferhege mei 50%, en de corrosie taryf wurdt fermindere troch mear as twa kear, De dikte fan de okside film nimt ta mei 5% ~ 8%, en it kleurjen eigendom nimt ta mei likernôch 3%.Dêrom wurde RE-6063 alloy gebou profilen in soad brûkt.
03Tapassing fan seldsume ierde aluminium alloy yn deistige produkten
It taheakjen fan spoaren seldsume ierde oan suver aluminium en Al Mg rige aluminium alloys foar deistich gebrûk aluminium produkten kinne gâns ferbetterje de meganyske eigenskippen, djip tekening eigendom en corrosie resistance.The deistige needsaak lykas aluminium potten, aluminium pannen, aluminium platen, aluminium lunch doazen, aluminium meubelstipe, aluminium fytsen, en húshâldlike apparaten makke fan Al Mg RE alloy hawwe mear as twa kear de corrosie ferset, 10% ~ 15% gewicht reduksje, 10% ~ 20% opbringst ferheging, 10% ~ 15% reduksje fan produksjekosten, en bettere prestaasjes foar djippe tekening en djippe ferwurking yn ferliking mei produkten fan aluminiumlegering sûnder seldsume ierde. Op dit stuit binne de deistige needsaak fan seldsume ierde aluminiumlegering in protte brûkt, en de produkten binne signifikant tanommen, en wurde goed ferkocht yn 'e ynlânske en bûtenlânske merken .
04 Tapassing fan seldsume ierde aluminium alloy yn oare aspekten
It tafoegjen fan in pear tûzensten fan seldsume ierde yn de meast brûkte Al Si rige casting alloy kin gâns ferbetterje de Machtigingsformulier prestaasjes fan de alloy.In protte merken fan produkten binne brûkt yn fleantugen, skippen, auto's, dieselmotoren, motorfytsen en pânsere auto's (piston, fersnellingsbak, silinder, ynstrumintaasje en oare dielen). Yn ûndersyk en tapassing wurdt fûn dat Sc it meast effektive elemint is om optimalisearje de struktuer en eigenskippen fan aluminium alloys.It hat sterke dispersion fersterkjen, nôt ferfining fersterkjen, oplossing fersterkjen en microalloy fersterkjen effekten op aluminium, en kin ferbetterje de sterkte, hurdens, plasticity, taaiens, corrosie ferset, waarmte ferset, ensfh fan alloys.Sc Al rige alloys binne brûkt yn high-tech yndustry lykas loftfeart, skippen, hege snelheid treinen, lichte auto's, ensfh. strukturele dielen; De 0146Al Cu Li Sc alloy ûntwikkele troch Ruslân is tapast op de kryogenic brânstoftank fan romtesonde.
Fan Volume 33, Issue 1 fan Rare Earth troch Wang Hui, Yang An en Yun Qi
Post tiid: Jul-05-2023