Twettqet riċerka estensiva dwar iż-żieda ta' elementi rari tad-dinja (REEs) ma' ligi tal-aluminju tas-serje 7xxx, 5xxx, u 2xxx, li wriet effetti notevoli. B'mod partikolari, il-ligi tal-aluminju tas-serje 7xxx, li fihom diversi elementi ta' liga, ħafna drabi jesperjenzaw segregazzjoni severa waqt it-tidwib u l-ikkastjar, li twassal għall-formazzjoni ta' ammonti sinifikanti ta' fażijiet ewtettiċi. Dan inaqqas it-toughness u r-reżistenza għall-korrużjoni, u jikkomprometti l-prestazzjoni ġenerali tal-liga. L-inkorporazzjoni ta' elementi rari tad-dinja f'ligi tal-aluminju b'liga għolja tista' tirfina l-qmuħ, trażżan is-segregazzjoni, u tippurifika l-matriċi, u b'hekk ittejjeb il-mikrostruttura u l-proprjetajiet ġenerali.
Riċentement, tip ta' raffinatur tal-qamħ superplastiku ġibed l-attenzjoni. Dawn ir-raffinaturi jisfruttaw elementi rari tad-dinja bħal La u Ce biex itejbu d-dgħufija tal-konfini tal-qamħ u s-subqamħ. Dan mhux biss jirfina l-qamħ iżda jippromwovi wkoll tixrid uniformi tal-preċipitati, jrażżan ir-rikristallizzazzjoni, u jtejjeb b'mod sinifikanti d-duttilità tal-liga, u fl-aħħar mill-aħħar iżid il-produttività fil-proċessi ta' estrużjoni.
Fil-ligi tal-aluminju tas-serje 7xxx, l-elementi rari tad-dinja ġeneralment jiżdiedu bi tliet modi:
1. Elementi rari tad-dinja biss;
2. Taħlita ta' Zr u elementi rari tad-dinja;
3. Taħlita ta' Zr, Cr, u elementi rari tad-dinja.
Il-kontenut totali ta' elementi rari tad-dinja ġeneralment huwa kkontrollat fi ħdan 0.1–0.5 wt%.
Mekkaniżmi ta' Elementi Rari tad-Dinja
Elementi rari tad-dinja bħal La, Ce, Sc, Er, Gd, u Y jikkontribwixxu għal-ligi tal-aluminju permezz ta' diversi mekkaniżmi:
Raffinar tal-qamħ: Elementi rari tad-dinja jiffurmaw preċipitati mqassma b'mod uniformi li jaġixxu bħala siti ta' nukleazzjoni eteroġenji, u jikkonvertu strutturi dendritiċi fi qmuħ fini ekwiassiali, li jtejbu s-saħħa u d-duttilità.
Soppressjoni tas-segregazzjoni: Matul it-tidwib u s-solidifikazzjoni, l-elementi rari tad-dinja jippromwovu distribuzzjoni aktar uniformi tal-elementi, inaqqsu l-formazzjoni ewtettika, u jżidu d-densità tal-matriċi.
Purifikazzjoni tal-matriċi: Y, La, u Ce jistgħu jirreaġixxu ma' impuritajiet fit-tidwib (O, H, N, S) biex jiffurmaw komposti stabbli, u b'hekk inaqqsu l-kontenut tal-gass u l-inklużjonijiet, u b'hekk itejbu l-kwalità tal-liga.
Modifika tal-imġiba tar-rikristallizzazzjoni: Ċerti elementi rari tad-dinja jistgħu jwaqqfu l-konfini tal-qamħ u tas-subqamħ, u b'hekk jinibixxu l-moviment tad-dislokazzjoni u l-migrazzjoni tal-konfini tal-qamħ. Dan idewwem ir-rikristallizzazzjoni u jippreserva l-istrutturi fini tas-subqamħ waqt l-ipproċessar termali, u b'hekk itejjeb kemm is-saħħa kif ukoll ir-reżistenza għall-korrużjoni.
Elementi Ewlenin tad-Dinja Rari u l-Effetti Tagħhom
Skandju (Sc)
L-Sc għandu l-iżgħar raġġ atomiku fost l-elementi rari tad-dinja u huwa wkoll metall ta' transizzjoni. Huwa effettiv ħafna fit-titjib tal-proprjetajiet tal-ligi tal-aluminju deformati.
Fil-ligi tal-aluminju, Sc jippreċipita bħala Al₃Sc koerenti, u b'hekk iżid it-temperatura tar-rikristallizzazzjoni u jrażżan it-tkabbir tal-qamħ.
Meta kkombinati maż-Zr, jiffurmaw partiċelli ta' Al₃(Sc,Zr) stabbli f'temperatura għolja, li jippromwovu qmuħ fini ekwiassiali u jfixklu l-moviment tad-dislokazzjoni u l-migrazzjoni tal-konfini tal-qmuħ. Dan itejjeb is-saħħa, ir-reżistenza għall-għeja, u l-prestazzjoni tal-korrużjoni mill-istress.
Sc eċċessiv jista' jwassal għal partiċelli oħxon ta' Al₃(Sc,Zr), u b'hekk inaqqas il-kapaċità ta' rikristallizzazzjoni, is-saħħa, u d-duttilità.
Erbium (Er)
Er jaġixxi b'mod simili għal Sc iżda huwa aktar kosteffettiv.
Fil-ligi tas-serje 7xxx, żidiet xierqa ta' Er jirfinaw il-qmuħ, jinibixxu l-moviment tad-dislokazzjoni u l-migrazzjoni tal-konfini tal-qmuħ, jrażżnu r-rikristallizzazzjoni, u jtejbu s-saħħa.
Meta jiżdiedu flimkien maz-Zr, jiffurmaw partiċelli ta' Al₃(Er,Zr), li huma aktar stabbli termalment minn Al₃Er waħdu, u jipprovdu soppressjoni aħjar tar-rikristallizzazzjoni.
Eċċessiv ta' Er jista' jipproduċi fażijiet ta' Al₈Cu₄Er, u b'hekk inaqqas kemm is-saħħa kif ukoll id-duttilità.
Gadolinju (Gd)
Żidiet moderati ta' Gd jirfinaw il-qmuħ, iżidu s-saħħa u d-duttilità, u jtejbu s-solubbiltà taż-Zn, l-Mg, u s-Cu fil-matriċi.
Il-fażi Al₃(Gd,Zr) li tirriżulta twaħħal id-dislokazzjonijiet u l-konfini tas-subqamħ, u trażżan ir-rikristallizzazzjoni. Film attiv jifforma wkoll fuq l-uċuħ tal-qamħ, u jillimita aktar it-tkabbir tal-qamħ.
Gd eċċessiv jista' jikkawża li l-qamħ isir aktar oħxon u jiddeterjora l-proprjetajiet mekkaniċi.
Lantanju (La), Ċerju (Ce), u Ittriju (Y)
La jirfina l-qmuħ, inaqqas il-kontenut tal-ossiġnu, u jifforma film attiv fuq l-uċuħ tal-qmuħ biex jinibixxi t-tkabbir.
La u Ce jippromwovu ż-żona GP u l-preċipitazzjoni tal-fażi η′, u b'hekk itejbu s-saħħa tal-matriċi u r-reżistenza għall-korrużjoni.
Y jippurifika l-matriċi, ifixkel ix-xoljiment tal-elementi ewlenin tal-liga fis-soluzzjoni solida, jippromwovi n-nukleazzjoni, u jnaqqas id-differenzi potenzjali bejn il-konfini tal-qamħ u l-interjuri, u b'hekk itejjeb ir-reżistenza għall-korrużjoni.
Eċċessiv ta' La, Ce, jew Y jista' jwassal għal komposti oħxon u blokki, li jnaqqsu d-duttilità u s-saħħa.
Proprjetajiet tal-elementi ewlenin tad-dinja rari u l-karatteristiċi tagħhom fl-aluminju
Ħin tal-posta: 21 ta' Awwissu 2025
