உயர்நிலை 7xxx தொடர் சிதைந்த அலுமினிய உலோகக் கலவைகளில் அரிய பூமி தனிமங்களின் பங்கு

7xxx, 5xxx, மற்றும் 2xxx தொடர் அலுமினிய உலோகக் கலவைகளுடன் அரிதான பூமித் தனிமங்களை (REEs) சேர்ப்பது குறித்து விரிவான ஆராய்ச்சி நடத்தப்பட்டுள்ளது, இது குறிப்பிடத்தக்க விளைவுகளைக் காட்டுகிறது. குறிப்பாக, பல உலோகக் கலவை கூறுகளைக் கொண்ட 7xxx தொடர் அலுமினிய உலோகக் கலவைகள், உருகுதல் மற்றும் வார்ப்பு போது பெரும்பாலும் கடுமையான பிரிவினையை அனுபவிக்கின்றன, இது குறிப்பிடத்தக்க அளவு யூடெக்டிக் கட்டங்களை உருவாக்க வழிவகுக்கிறது. இது கடினத்தன்மை மற்றும் அரிப்பு எதிர்ப்பைக் குறைக்கிறது, உலோகக் கலவையின் ஒட்டுமொத்த செயல்திறனை சமரசம் செய்கிறது. அதிக உலோகக் கலவை அலுமினிய உலோகக் கலவைகளில் அரிதான பூமித் தனிமங்களை இணைப்பது தானியங்களைச் சுத்திகரிக்கவும், பிரிவினையை அடக்கவும், மேட்ரிக்ஸை சுத்திகரிக்கவும் முடியும், இதன் மூலம் நுண் கட்டமைப்பு மற்றும் ஒட்டுமொத்த பண்புகளை மேம்படுத்துகிறது.

சமீபத்தில், ஒரு வகையான சூப்பர் பிளாஸ்டிக் தானிய சுத்திகரிப்பான் கவனத்தை ஈர்த்துள்ளது. இந்த சுத்திகரிப்பாளர்கள் தானியங்கள் மற்றும் துணை தானிய எல்லைகளை பலவீனப்படுத்த La மற்றும் Ce போன்ற அரிய மண் கூறுகளைப் பயன்படுத்துகின்றனர். இது தானியங்களைச் சுத்திகரிப்பது மட்டுமல்லாமல், வீழ்படிவுகளின் சீரான பரவலை ஊக்குவிக்கிறது, மறுபடிகமயமாக்கலை அடக்குகிறது, மேலும் அலாய் டக்டிலிட்டியை கணிசமாக மேம்படுத்துகிறது, இறுதியில் வெளியேற்ற செயல்முறைகளில் உற்பத்தித்திறனை அதிகரிக்கிறது.

7xxx தொடர் அலுமினிய உலோகக் கலவைகளில், அரிதான பூமி தனிமங்கள் பொதுவாக மூன்று வழிகளில் சேர்க்கப்படுகின்றன:

1. அரிய பூமி கூறுகள் மட்டும்;

2. Zr மற்றும் அரிய பூமி தனிமங்களின் சேர்க்கை;

3. Zr, Cr மற்றும் அரிய பூமி தனிமங்களின் சேர்க்கை.

அரிதான பூமி தனிமங்களின் மொத்த உள்ளடக்கம் பொதுவாக 0.1–0.5 wt% க்குள் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது.

அரிய பூமி தனிமங்களின் வழிமுறைகள்

La, Ce, Sc, Er, Gd, மற்றும் Y போன்ற அரிய பூமி தனிமங்கள் பல வழிமுறைகள் மூலம் அலுமினிய உலோகக் கலவைகளுக்கு பங்களிக்கின்றன:

தானிய சுத்திகரிப்பு: அரிய மண் தனிமங்கள் சீராக பரவியுள்ள வீழ்படிவுகளை உருவாக்குகின்றன, அவை பன்முகத்தன்மை கொண்ட அணுக்கருவாக்க தளங்களாக செயல்படுகின்றன, டென்ட்ரிடிக் கட்டமைப்புகளை சமநிலைப்படுத்தப்பட்ட நுண்ணிய தானியங்களாக மாற்றுகின்றன, இது வலிமை மற்றும் நீர்த்துப்போகும் தன்மையை மேம்படுத்துகிறது.

பிரிவினையை அடக்குதல்: உருகுதல் மற்றும் திடப்படுத்தலின் போது, ​​அரிய மண் தனிமங்கள் மிகவும் சீரான தனிம விநியோகத்தை ஊக்குவிக்கின்றன, யூடெக்டிக் உருவாவதைக் குறைக்கின்றன மற்றும் அணி அடர்த்தியை அதிகரிக்கின்றன.

அணி சுத்திகரிப்பு: Y, La, மற்றும் Ce ஆகியவை உருகலில் உள்ள அசுத்தங்களுடன் (O, H, N, S) வினைபுரிந்து நிலையான சேர்மங்களை உருவாக்குகின்றன, வாயு உள்ளடக்கத்தையும் சேர்த்தல்களையும் குறைக்கின்றன, இது உலோகக் கலவை தரத்தை மேம்படுத்துகிறது.

மறுபடிகமாக்கல் நடத்தையில் மாற்றம்: சில அரிய மண் கூறுகள் தானியம் மற்றும் துணை தானிய எல்லைகளைப் பிணைக்க முடியும், இடப்பெயர்ச்சி இயக்கம் மற்றும் தானிய எல்லை இடம்பெயர்வைத் தடுக்கிறது. இது மறுபடிகமாக்கலை தாமதப்படுத்துகிறது மற்றும் வெப்ப செயலாக்கத்தின் போது நுண்ணிய துணை தானிய கட்டமைப்புகளைப் பாதுகாக்கிறது, வலிமை மற்றும் அரிப்பு எதிர்ப்பு இரண்டையும் மேம்படுத்துகிறது.

அரிய பூமியின் முக்கிய கூறுகள் மற்றும் அவற்றின் விளைவுகள்

ஸ்காண்டியம் (Sc)

அரிய பூமி தனிமங்களில் Sc மிகச்சிறிய அணு ஆரத்தைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் இது ஒரு இடைநிலை உலோகமாகும். இது சிதைந்த அலுமினிய உலோகக் கலவைகளின் பண்புகளை மேம்படுத்துவதில் மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கும்.

அலுமினிய உலோகக் கலவைகளில், Sc ஒத்திசைவான Al₃Sc ஆக வீழ்படிவாகிறது, இது மறுபடிகமாக்கல் வெப்பநிலையை அதிகரிக்கிறது மற்றும் தானிய கரடுமுரடாக்கத்தை அடக்குகிறது.

Zr உடன் இணைந்தால், உயர்-வெப்பநிலை நிலையான Al₃(Sc,Zr) துகள்கள் உருவாகின்றன, சமமான நுண்ணிய தானியங்களை ஊக்குவிக்கின்றன மற்றும் இடப்பெயர்ச்சி இயக்கம் மற்றும் தானிய எல்லை இடம்பெயர்வைத் தடுக்கின்றன. இது வலிமை, சோர்வு எதிர்ப்பு மற்றும் அழுத்த-அரிப்பு செயல்திறனை மேம்படுத்துகிறது.

அதிகப்படியான Sc, கரடுமுரடான Al₃(Sc,Zr) துகள்களுக்கு வழிவகுக்கும், இது மறுபடிகமாக்கல் திறன், வலிமை மற்றும் நீர்த்துப்போகும் தன்மையைக் குறைக்கும்.

எர்பியம் (எர்)

Er என்பது Sc போலவே செயல்படுகிறது, ஆனால் அதிக செலவு குறைந்ததாகும்.

7xxx தொடர் உலோகக் கலவைகளில், பொருத்தமான Er சேர்க்கைகள் தானியங்களைச் செம்மைப்படுத்துகின்றன, இடப்பெயர்ச்சி இயக்கத்தையும் தானிய எல்லை இடம்பெயர்வையும் தடுக்கின்றன, மறுபடிகமாக்கலை அடக்குகின்றன மற்றும் வலிமையை அதிகரிக்கின்றன.

Zr உடன் இணைந்து சேர்க்கப்படும்போது, ​​Al₃(Er,Zr) துகள்கள் உருவாகின்றன, அவை Al₃Er ஐ விட வெப்ப ரீதியாக நிலைத்தன்மை கொண்டவை, சிறந்த மறுபடிக ஒடுக்கத்தை வழங்குகின்றன.

அதிகப்படியான Er, Al₈Cu₄Er கட்டங்களை உருவாக்கி, வலிமை மற்றும் நீர்த்துப்போகும் தன்மை இரண்டையும் குறைக்கலாம்.

காடோலினியம் (Gd)

மிதமான Gd சேர்க்கைகள் தானியங்களைச் செம்மைப்படுத்துகின்றன, வலிமை மற்றும் நீர்த்துப்போகும் தன்மையை அதிகரிக்கின்றன, மேலும் மேட்ரிக்ஸில் Zn, Mg மற்றும் Cu ஆகியவற்றின் கரைதிறனை மேம்படுத்துகின்றன.

இதன் விளைவாக வரும் Al₃(Gd,Zr) கட்டம் இடப்பெயர்வுகள் மற்றும் துணை தானிய எல்லைகளைப் பின்னிணைத்து, மறுபடிகமயமாக்கலை அடக்குகிறது. தானிய மேற்பரப்புகளில் ஒரு செயலில் உள்ள படலம் உருவாகிறது, இது தானிய வளர்ச்சியை மேலும் கட்டுப்படுத்துகிறது.

அதிகப்படியான Gd தானியங்கள் கரடுமுரடாவதற்கும் இயந்திர பண்புகளை மோசமாக்குவதற்கும் வழிவகுக்கும்.

லந்தனம் (La), சீரியம் (Ce), மற்றும் யிட்ரியம் (Y)

La தானியங்களைச் சுத்திகரிக்கிறது, ஆக்ஸிஜன் உள்ளடக்கத்தைக் குறைக்கிறது மற்றும் வளர்ச்சியைத் தடுக்க தானிய மேற்பரப்புகளில் ஒரு செயலில் உள்ள படலத்தை உருவாக்குகிறது.

La மற்றும் Ce ஆகியவை GP மண்டலம் மற்றும் η′ கட்ட மழைப்பொழிவை ஊக்குவிக்கின்றன, அணி வலிமை மற்றும் அரிப்பு எதிர்ப்பை மேம்படுத்துகின்றன.

Y அணியைச் சுத்திகரிக்கிறது, முக்கிய உலோகக் கலவை கூறுகள் திடக் கரைசலில் கரைவதைத் தடுக்கிறது, அணுக்கருவாக்கத்தை ஊக்குவிக்கிறது, மேலும் தானிய எல்லைகள் மற்றும் உட்புறங்களுக்கு இடையிலான சாத்தியமான வேறுபாடுகளைக் குறைக்கிறது, அரிப்பு எதிர்ப்பை அதிகரிக்கிறது.

அதிகப்படியான La, Ce, அல்லது Y ஆகியவை கரடுமுரடான தடுப்பு சேர்மங்களுக்கு வழிவகுக்கும், இது நீர்த்துப்போகும் தன்மை மற்றும் வலிமையைக் குறைக்கிறது.

அலுமினியத்தில் உள்ள முக்கிய அரிய பூமி தனிமங்களின் பண்புகள் மற்றும் அவற்றின் பண்புகள்