Nadir torpaq elementlərinin (REEs) 7xxx, 5xxx və 2xxx seriyalı alüminium ərintilərinə əlavə edilməsi ilə bağlı geniş tədqiqatlar aparılıb və nəzərəçarpacaq təsir göstərir. Xüsusilə, tərkibində çoxlu alaşımlı elementlər olan 7xxx seriyalı alüminium ərintiləri ərimə və tökmə zamanı tez-tez ciddi seqreqasiyaya məruz qalır və bu, əhəmiyyətli miqdarda evtektik fazaların əmələ gəlməsinə səbəb olur. Bu, ərintinin ümumi performansını pozaraq, möhkəmlik və korroziyaya davamlılığı azaldır. Nadir torpaq elementlərinin yüksək alaşımlı alüminium ərintilərinə daxil edilməsi taxılları saflaşdıra, seqreqasiyanın qarşısını ala və matrisi təmizləyə, bununla da mikrostruktur və ümumi xassələri yaxşılaşdıra bilər.
Son zamanlarda bir növ superplastik taxıl təmizləyicisi diqqəti cəlb etdi. Bu emalçılar taxıl və alt taxıl sərhədlərinin zəifləməsini artırmaq üçün La və Ce kimi nadir torpaq elementlərindən istifadə edirlər. Bu, nəinki taxılları təmizləyir, həm də çöküntülərin vahid dispersiyasına kömək edir, yenidən kristallaşmanın qarşısını alır və ərintilərin elastikliyini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırır, nəticədə ekstruziya proseslərində məhsuldarlığı artırır.
7xxx seriyalı alüminium ərintilərində nadir torpaq elementləri ümumiyyətlə üç şəkildə əlavə olunur:
1. Nadir torpaq elementləri;
2.Zr və nadir torpaq elementlərinin birləşməsi;
3. Zr, Cr və nadir torpaq elementlərinin birləşməsi.
Nadir torpaq elementlərinin ümumi tərkibi adətən 0,1-0,5 ağırlıq % daxilində idarə olunur.
Nadir Yer Elementlərinin Mexanizmləri
La, Ce, Sc, Er, Gd və Y kimi nadir torpaq elementləri bir çox mexanizmlər vasitəsilə alüminium ərintilərinə kömək edir:
Taxıl zərifliyi: Nadir torpaq elementləri bərabər paylanmış çöküntülər əmələ gətirir, onlar heterojen nüvələşmə yerləri kimi çıxış edir, dendritik strukturları bərabər oxlu incə taxıllara çevirir, bu da möhkəmliyi və çevikliyi artırır.
Ayrılmanın qarşısının alınması: Ərimə və bərkimə zamanı nadir torpaq elementləri elementlərin daha vahid paylanmasını təşviq edir, evtektik formalaşmanı azaldır və matrisin sıxlığını artırır.
Matrisin təmizlənməsi: Y, La və Ce ərintidəki çirklərlə reaksiya verə bilər (O, H, N, S) sabit birləşmələr əmələ gətirərək, qazın tərkibini və daxilolmalarını azaldır, bu da ərinti keyfiyyətini artırır.
Yenidən kristallaşma davranışının modifikasiyası: Bəzi nadir torpaq elementləri taxıl və alt taxıl sərhədlərini bərkidərək dislokasiya hərəkətini və taxıl sərhədi miqrasiyasını maneə törədə bilər. Bu, yenidən kristallaşmanı gecikdirir və termal emal zamanı incə subgrain strukturlarını qoruyur, həm gücü, həm də korroziyaya davamlılığı artırır.
Əsas Nadir Yer Elementləri və Onların Təsirləri
Skandium (Sc)
Sc nadir torpaq elementləri arasında ən kiçik atom radiusuna malikdir və eyni zamanda keçid metalıdır. Deformasiyaya uğramış alüminium ərintilərinin xüsusiyyətlərini artırmaqda yüksək effektivliyə malikdir.
Alüminium ərintilərində, Sc koherent Al₃Sc kimi çökür, yenidən kristallaşma temperaturunu artırır və taxılın qabalaşmasının qarşısını alır.
Zr ilə birləşdirildikdə, yüksək temperaturda dayanıqlı Al₃(Sc,Zr) hissəcikləri əmələ gəlir, bu da bərabər oxlu incə dənələrin yaranmasına kömək edir və dislokasiya hərəkətinə və taxıl sərhədi miqrasiyasına mane olur. Bu, gücü, yorğunluğa qarşı müqaviməti və stress-korroziya performansını artırır.
Həddindən artıq Sc kobud Al₃(Sc,Zr) hissəciklərinə gətirib çıxara bilər ki, bu da yenidən kristallaşma qabiliyyətini, gücü və çevikliyi azaldır.
Erbium (Er)
Er, Sc ilə eyni şəkildə hərəkət edir, lakin daha qənaətlidir.
7xxx seriyalı ərintilərdə müvafiq Er əlavələri taxılları təmizləyir, dislokasiya hərəkətini və taxıl sərhədi miqrasiyasını maneə törədir, yenidən kristallaşmanı yatırır və gücü artırır.
Zr ilə birlikdə əlavə olunduqda Al₃(Er,Zr) hissəcikləri əmələ gəlir ki, bunlar tək Al₃Er-dən daha yaxşı termal dayanıqlıdır və daha yaxşı yenidən kristallaşmanın qarşısını alır.
Həddindən artıq Er həm gücü, həm də elastikliyi azaldan Al₈Cu₄Er fazalarını yarada bilər.
Qadolinium (Gd)
Orta Gd əlavələri taxılları təmizləyir, möhkəmlik və çevikliyi artırır və Zn, Mg və Cu-nun matrisdə həllolma qabiliyyətini artırır.
Nəticədə meydana gələn Al₃(Gd,Zr) fazası dislokasiyaları və alt dənə sərhədlərini bərkidərək yenidən kristallaşmanı dayandırır. Taxıl səthlərində də aktiv bir film meydana gəlir və taxıl böyüməsini daha da məhdudlaşdırır.
Həddindən artıq Gd taxılın qabalaşmasına və mexaniki xüsusiyyətlərin pisləşməsinə səbəb ola bilər.
Lantan (La), Serium (Ce) və İtrium (Y)
La taxılları təmizləyir, oksigen miqdarını azaldır və böyümənin qarşısını almaq üçün taxıl səthlərində aktiv bir film meydana gətirir.
La və Ce GP zonasını və η′ faza yağıntılarını təşviq edir, matrisin gücünü və korroziyaya davamlılığını artırır.
Y matrisi təmizləyir, əsas ərinti elementlərinin bərk məhlulda həllinə mane olur, nüvələşməni təşviq edir və taxıl sərhədləri və daxili hissələr arasında potensial fərqləri azaldır, korroziyaya davamlılığı artırır.
Həddindən artıq La, Ce və ya Y qaba bloklu birləşmələrə səbəb ola bilər ki, bu da elastikliyi və gücü azaldır.
Əsas nadir torpaq elementlərinin xassələri və alüminiumdakı xüsusiyyətləri
Göndərmə vaxtı: 21 avqust 2025-ci il
