Der is wiidweidich ûndersyk dien nei de tafoeging fan seldsume ierde-eleminten (REE's) oan aluminiumlegeringen fan 'e 7xxx-, 5xxx- en 2xxx-searje, en dat hat wichtige effekten sjen litten. Benammen aluminiumlegeringen fan 'e 7xxx-searje, dy't meardere legeringseleminten befetsje, ûnderfine faak swiere segregaasje by it smelten en jitten, wat liedt ta de foarming fan wichtige hoemannichten eutektyske fazen. Dit ferminderet de taaiens en korrosjebestriding, wêrtroch't de algemiene prestaasjes fan 'e legearing yn gefaar komme. De ynkorporaasje fan seldsume ierde-eleminten yn heechlegearre aluminiumlegeringen kin de kerrels ferfine, segregaasje ûnderdrukke en de matrix suverje, wêrtroch't de mikrostruktuer en algemiene eigenskippen ferbettere wurde.
Koartlyn hat in soarte superplastyske nôtraffinaazje omtinken krigen. Dizze raffinaazjes brûke seldsume ierde-eleminten lykas La en Ce om de ferswakking fan nôt- en subnôtgrinzen te ferbetterjen. Dit raffinearret net allinich nôt, mar befoarderet ek in unifoarme fersprieding fan delslach, ûnderdrukt rekristallisaasje, en ferbetteret de duktiliteit fan legearing signifikant, wêrtroch úteinlik de produktiviteit yn ekstruzjeprosessen tanimt.
Yn aluminiumlegeringen fan 'e 7xxx-searje wurde seldsume ierde-eleminten oer it algemien op trije manieren tafoege:
1. Allinnich seldsume ierde-eleminten;
2. Kombinaasje fan Zr en seldsume ierde-eleminten;
3. Kombinaasje fan Zr, Cr, en seldsume ierde-eleminten.
De totale ynhâld fan seldsume ierde-eleminten wurdt meastentiids kontroleare binnen 0,1–0,5 gewichtsprosent.
Mechanismen fan seldsume ierde-eleminten
Seldsume ierde-eleminten lykas La, Ce, Sc, Er, Gd en Y drage by oan aluminiumlegeringen fia meardere meganismen:
Korrelferfining: Seldsame ierde-eleminten foarmje unifoarm ferdielde delslach dy't fungearje as heterogene kearnfoarmingsplakken, wêrtroch dendrityske struktueren omset wurde yn lykweardige fynkerrels, wat de sterkte en duktiliteit ferbetteret.
Underdrukking fan segregaasje: Tidens smelten en stollen befoarderje seldsume ierde-eleminten in mear unifoarme elemintferdieling, ferminderje eutektyske foarming en ferheegje de matrikstichtens.
Matrixsuvering: Y, La en Ce kinne reagearje mei ûnreinheden yn 'e smelt (O, H, N, S) om stabile ferbiningen te foarmjen, wêrtroch't it gasgehalte en ynklúzjes fermindere wurde, wat de kwaliteit fan 'e legearing ferbetteret.
Modifikaasje fan rekristallisaasjegedrach: Bepaalde seldsume ierde-eleminten kinne kerrel- en subkerrelgrinzen fêstsette, wêrtroch't dislokaasjebeweging en kerrelgrinsmigraasje remt. Dit fertraget rekristallisaasje en behâldt fijne subkerrelstrukturen tidens termyske ferwurking, wêrtroch sawol de sterkte as de korrosjebestriding ferbettere wurde.
Wichtige seldsume ierde-eleminten en har effekten
Skandium (Sc)
Sc hat de lytste atoomradius ûnder de seldsume ierde-eleminten en is ek in oergongsmetaal. It is tige effektyf yn it ferbetterjen fan de eigenskippen fan misfoarme aluminiumlegeringen.
Yn aluminiumlegeringen delset Sc as koherint Al₃Sc, wêrtroch't de rekristallisaasjetemperatuer ferheget en de fergroving fan 'e kerrels ûnderdrukt wurdt.
Yn kombinaasje mei Zr foarmje hege-temperatuerstabile Al₃(Sc,Zr)-dieltsjes, dy't lykweardige fynkerrels befoarderje en dislokaasjebeweging en migraasje fan 'e kerrelgrins hinderje. Dit ferbetteret sterkte, wurgensresistinsje en spanningskorrosjeprestaasjes.
Tefolle Sc kin liede ta rûge Al₃(Sc,Zr)-dieltsjes, wêrtroch't it rekristallisaasjefermogen, de sterkte en de duktiliteit ferminderet.
Erbium (Er)
Er wurket fergelykber mei Sc, mar is kosteneffektiver.
Yn legeringen fan 'e 7xxx-searje ferfine passende Er-tafoegings kerrels, remme dislokaasjebeweging en kerrelgrinsmigraasje, ûnderdrukke rekristallisaasje en ferbetterje sterkte.
As it tegearre mei Zr tafoege wurdt, foarmje Al₃(Er,Zr)-dieltsjes, dy't termysk stabiler binne as Al₃Er allinnich, wêrtroch't se better ûnderdrukke wurde tsjin rekristallisaasje.
Tefolle Er kin Al₈Cu₄Er-fazen produsearje, wêrtroch sawol sterkte as duktiliteit wurde fermindere.
Gadolinium (Gd)
Moderate Gd-tafoegings ferfine kerrels, ferheegje sterkte en duktiliteit, en ferbetterje de oplosberens fan Zn, Mg en Cu yn 'e matrix.
De resultearjende Al₃(Gd,Zr)-faze klammet ûntwrichtingen en subkerrelgrinzen fêst, wêrtroch rekristallisaasje ûnderdrukt wurdt. In aktive film foarmet ek op kerreloppervlakken, wêrtroch de kerrelgroei fierder beheind wurdt.
Tefolle Gd kin liede ta fergroving fan nôt en ferswakking fan meganyske eigenskippen.
Lanthaan (La), Cerium (Ce), en Yttrium (Y)
La ferfynt kerrels, ferminderet soerstofgehalte en foarmet in aktive film op kerrels om groei te remmen.
La en Ce befoarderje GP-sône en η′-fazedelslach, wêrtroch't de matrikssterkte en korrosjebestriding ferbettere wurde.
Y suveret de matrix, hinderet it oplossen fan wichtige legearingseleminten yn 'e fêste oplossing, befoarderet kearnfoarming, en ferminderet potinsjele ferskillen tusken nôtgrinzen en ynterieurs, wêrtroch't de korrosjebestriding ferbettere wurdt.
Tefolle La, Ce of Y kinne liede ta rûge blokfoarmige ferbiningen, dy't duktiliteit en sterkte ferminderje.
Eigenskippen fan wichtige seldsume ierde-eleminten en harren skaaimerken yn aluminium
Pleatsingstiid: 21 augustus 2025
