Ang malawak na pananaliksik ay isinagawa sa pagdaragdag ng mga rare earth elements (REEs) sa 7xxx, 5xxx, at 2xxx series na aluminum alloy, na nagpapakita ng mga kapansin-pansing epekto. Sa partikular, ang mga 7xxx series na aluminyo na haluang metal, na naglalaman ng maraming elemento ng alloying, ay kadalasang nakakaranas ng matinding paghihiwalay sa panahon ng pagtunaw at paghahagis, na humahantong sa pagbuo ng malalaking halaga ng mga eutectic phase. Binabawasan nito ang tibay at paglaban sa kaagnasan, na nakompromiso ang pangkalahatang pagganap ng haluang metal. Ang pagsasama ng mga bihirang elemento ng lupa sa mataas na haluang metal na aluminyo ay maaaring magpino ng mga butil, sugpuin ang paghihiwalay, at linisin ang matrix, at sa gayon ay mapabuti ang microstructure at pangkalahatang mga katangian.
Kamakailan, isang uri ng superplastic grain refiner ang nakakuha ng pansin. Sinasamantala ng mga refiner na ito ang mga rare earth elements gaya ng La at Ce para mapahusay ang paghina ng mga hangganan ng butil at subgrain. Hindi lamang nito pinipino ang mga butil ngunit nagtataguyod din ng pare-parehong pagpapakalat ng mga precipitates, pinipigilan ang recrystallization, at makabuluhang pinapabuti ang ductility ng haluang metal, sa huli ay nagpapataas ng produktibidad sa mga proseso ng extrusion.
Sa 7xxx series na aluminyo na haluang metal, ang mga bihirang elemento ng lupa ay karaniwang idinaragdag sa tatlong paraan:
1. Rare earth elements nag-iisa;
2.Kombinasyon ng Zr at rare earth elements;
3.Kombinasyon ng Zr, Cr, at rare earth elements.
Ang kabuuang nilalaman ng mga elemento ng bihirang lupa ay karaniwang kinokontrol sa loob ng 0.1–0.5 wt%.
Mga Mekanismo ng Rare Earth Elements
Ang mga elemento ng rare earth tulad ng La, Ce, Sc, Er, Gd, at Y ay nag-aambag sa mga aluminyo na haluang metal sa pamamagitan ng maraming mekanismo:
Grain refinement: Ang mga rare earth elements ay bumubuo ng pantay na distributed precipitates na nagsisilbing heterogenous nucleation sites, na nagko-convert ng dendritic structures sa equiaxed fine grains, na nagpapaganda ng lakas at ductility.
Pagpigil sa paghihiwalay: Sa panahon ng pagtunaw at solidification, ang mga bihirang elemento ng lupa ay nagtataguyod ng higit na pare-parehong pamamahagi ng elemento, binabawasan ang pagbuo ng eutectic, at pinapataas ang density ng matrix.
Pagdalisay ng matrix: Ang Y, La, at Ce ay maaaring tumugon sa mga impurities sa natutunaw (O, H, N, S) upang bumuo ng mga matatag na compound, nagpapababa ng nilalaman ng gas at mga inklusyon, na nagpapataas ng kalidad ng haluang metal.
Pagbabago ng pag-uugali ng recrystallization: Maaaring i-pin ng ilang bihirang elemento ng lupa ang mga hangganan ng butil at subgrain, na humahadlang sa paggalaw ng dislokasyon at paglipat ng hangganan ng butil. Inaantala nito ang recrystallization at pinapanatili ang mga pinong istruktura ng subgrain sa panahon ng thermal processing, na nagpapahusay sa parehong lakas at paglaban sa kaagnasan.
Mga Pangunahing Elemento ng Rare Earth at ang mga Epekto Nito
Scandium (Sc)
Ang Sc ay may pinakamaliit na atomic radius sa mga rare earth elements at isa ring transition metal. Ito ay lubos na epektibo sa pagpapahusay ng mga katangian ng deformed aluminum alloys.
Sa mga aluminyo na haluang metal, namuo ang Sc bilang magkakaugnay na Al₃Sc, na nagpapataas ng temperatura ng recrystallization at pinipigilan ang pag-coarsening ng butil.
Kapag pinagsama sa Zr, nabubuo ang mga particle na Al₃(Sc,Zr) na may mataas na temperatura, na nagpo-promote ng equiaxed fine grains at humahadlang sa dislocation motion at grain boundary migration. Pinapabuti nito ang lakas, paglaban sa pagkapagod, at pagganap ng stress-corrosion.
Ang labis na Sc ay maaaring humantong sa magaspang na Al₃(Sc,Zr) na mga particle, na nagpapababa sa kakayahan, lakas, at ductility ng recrystallization.
Erbium (Er)
Ang Er ay kumikilos nang katulad sa Sc ngunit mas epektibo sa gastos.
Sa 7xxx series na mga haluang metal, ang naaangkop na mga pagdaragdag ng Er ay pinipino ang mga butil, pinipigilan ang paggalaw ng dislokasyon at paglipat ng hangganan ng butil, pinipigilan ang recrystallization, at pinapahusay ang lakas.
Kapag idinagdag sa Zr, nabubuo ang mga particle ng Al₃(Er,Zr), na mas matatag sa thermal kaysa sa Al₃Er lamang, na nagbibigay ng mas mahusay na pagsugpo sa recrystallization.
Ang labis na Er ay maaaring makagawa ng Al₈Cu₄Er phase, na binabawasan ang parehong lakas at ductility.
Gadolinium (Gd)
Ang mga katamtamang pagdaragdag ng Gd ay pinipino ang mga butil, pinatataas ang lakas at ductility, at pinapahusay ang solubility ng Zn, Mg, at Cu sa matrix.
Ang resultang Al₃(Gd,Zr) phase pins dislocations at subgrain boundaries, pinipigilan ang recrystallization. Nabubuo din ang isang aktibong pelikula sa mga ibabaw ng butil, na lalong naglilimita sa paglaki ng butil.
Ang labis na Gd ay maaaring maging sanhi ng pag-coarsening ng butil at pagkasira ng mga mekanikal na katangian.
Lanthanum (La), Cerium (Ce), at Yttrium (Y)
Pinipino ng La ang mga butil, binabawasan ang nilalaman ng oxygen, at bumubuo ng aktibong pelikula sa mga ibabaw ng butil upang pigilan ang paglaki.
Itinataguyod ng La at Ce ang GP zone at η′ phase precipitation, pagpapabuti ng matrix strength at corrosion resistance.
Nililinis ng Y ang matrix, pinipigilan ang pagkatunaw ng mga pangunahing elemento ng haluang metal sa solidong solusyon, nagtataguyod ng nucleation, at binabawasan ang mga potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga hangganan ng butil at interior, na nagpapataas ng resistensya ng kaagnasan.
Ang sobrang La, Ce, o Y ay maaaring humantong sa mga magaspang na blocky compound, na nagpapababa ng ductility at lakas.
Mga katangian ng mga pangunahing elemento ng bihirang lupa at ang kanilang mga katangian sa aluminyo
Oras ng post: Ago-21-2025
