Ampleksa esplorado estis farita pri la aldono de raraj teraj elementoj (REEoj) al aluminiaj alojoj de la serioj 7xxx, 5xxx kaj 2xxx, montrante rimarkindajn efikojn. Aparte, aluminiaj alojoj de la serio 7xxx, kiuj enhavas plurajn alojajn elementojn, ofte spertas severan apartigon dum fandado kaj gisado, kondukante al la formado de signifaj kvantoj da eŭtektaj fazoj. Ĉi tio reduktas durecon kaj korodreziston, kompromitante la ĝeneralan rendimenton de la alojo. La enkorpigo de raraj teraj elementoj en tre alojitajn aluminiajn alojojn povas rafini grajnojn, subpremi apartigon kaj purigi la matricon, tiel plibonigante mikrostrukturon kaj ĝeneralajn ecojn.
Lastatempe, speco de superplasta grenrafinilo akiris atenton. Ĉi tiuj rafiniloj ekspluatas rarajn terojn kiel La kaj Ce por plifortigi la malfortiĝon de la gren- kaj subgrenlimoj. Tio ne nur rafinas grenojn, sed ankaŭ antaŭenigas unuforman disvastiĝon de precipitaĵoj, subpremas rekristaliĝon, kaj signife plibonigas la alojduktecon, finfine pliigante produktivecon en eltrudaj procezoj.
En aluminiaj alojoj de la serio 7xxx, raraj teraj elementoj estas ĝenerale aldonitaj laŭ tri manieroj:
1. Rarateraj elementoj sole;
2. Kombinaĵo de Zr kaj raraj teraj elementoj;
3. Kombinaĵo de Zr, Cr, kaj raraj teraj elementoj.
La totala enhavo de raraj teraj elementoj estas kutime kontrolata ene de 0,1–0,5 pez%.
Mekanismoj de Rarateraj Elementoj
Rarateraj elementoj kiel La, Ce, Sc, Er, Gd, kaj Y kontribuas al aluminiaj alojoj per pluraj mekanismoj:
Grenrafinado: Rarateraj elementoj formas unuforme distribuitajn precipitaĵojn, kiuj agas kiel heterogenaj nukleaj lokoj, konvertante dendritajn strukturojn en egalaksajn fajnajn grenojn, kio plibonigas forton kaj duktilecon.
Subpremado de apartigo: Dum fandado kaj solidiĝo, raraj teraj elementoj antaŭenigas pli unuforman elementodistribuon, reduktas eŭtektikan formadon kaj pliigas matrican densecon.
Matrica purigo: Y, La, kaj Ce povas reagi kun malpuraĵoj en la fandita materialo (O, H, N, S) por formi stabilajn kombinaĵojn, malaltigante la gasenhavon kaj enfermaĵojn, kio plibonigas la alojkvaliton.
Modifo de rekristaliĝa konduto: Certaj raraj teraj elementoj povas fiksi grenajn kaj subgrenajn limojn, malhelpante dislokacian moviĝon kaj migradon de grenlimoj. Tio prokrastas rekristaliĝon kaj konservas fajnajn subgrenajn strukturojn dum termika prilaborado, plibonigante kaj forton kaj korodreziston.
Ŝlosilaj Rarateraj Elementoj kaj Iliaj Efikoj
Skandio (Sc)
Sc havas la plej malgrandan atomradiuson inter rarateraj elementoj kaj estas ankaŭ transira metalo. Ĝi estas tre efika por plibonigi la ecojn de misformitaj aluminiaj alojoj.
En aluminiaj alojoj, Sc precipitas kiel kohera Al₃Sc, pliigante la rekristaliĝan temperaturon kaj subpremante la grenkrudiĝon.
Kombinite kun Zr, formiĝas alt-temperatur-stabilaj Al₃(Sc,Zr)-partikloj, kiuj antaŭenigas egalaksajn fajnajn grenojn kaj malhelpas dislokacian movadon kaj migradon de grenlimoj. Tio plibonigas forton, lacecreziston kaj streĉ-korodan rendimenton.
Troa Sc povas konduki al krudaj Al₃(Sc,Zr)-partikloj, reduktante rekristaliĝkapablon, forton kaj duktilecon.
Erbio (Er)
Er agas simile al Sc sed estas pli kostefika.
En alojoj de la 7xxx-seriaj serioj, konvenaj Er-aldonoj rafinas grajnojn, inhibicias dislokacian moviĝon kaj migradon de grenlimoj, subpremas rekristaliĝon, kaj plifortigas forton.
Kiam kunaldonite kun Zr, formiĝas Al₃(Er,Zr) partikloj, kiuj estas pli termike stabilaj ol Al₃Er sole, provizante pli bonan subpremadon de rekristaliĝo.
Troa Er povas produkti Al₈Cu₄Er-fazojn, reduktante kaj forton kaj duktilecon.
Gadolinio (Gd)
Moderaj Gd-aldonoj rafinas grajnojn, pliigas forton kaj duktilecon, kaj plibonigas la solveblecon de Zn, Mg kaj Cu en la matrico.
La rezultanta Al₃(Gd,Zr) fazo alpinglas dislokigojn kaj subgrenajn limojn, subpremante rekristaliĝon. Aktiva filmo ankaŭ formiĝas sur grensurfacoj, plue limigante grenkreskon.
Troa Gd povas kaŭzi krudiĝon de greno kaj difekti la mekanikajn ecojn.
Lantano (La), Cerio (Ce), kaj Itrio (Y)
La rafinas grajnojn, reduktas oksigenan enhavon, kaj formas aktivan filmon sur la grensurfacoj por inhibicii kreskon.
La kaj Ce antaŭenigas GP-zonon kaj η′-fazan precipitaĵon, plibonigante matrican forton kaj korodreziston.
Y purigas la matricon, malhelpas la dissolvon de gravaj alojaj elementoj en la solidan solvaĵon, antaŭenigas nukleadon, kaj reduktas potencialajn diferencojn inter grenlimoj kaj internoj, plifortigante korodreziston.
Troa La, Ce, aŭ Y povas konduki al krudaj blokecaj kombinaĵoj, kiuj reduktas duktilecon kaj forton.
Ecoj de gravaj raraj teraj elementoj kaj iliaj karakterizaĵoj en aluminio
Afiŝtempo: 21-a de aŭgusto 2025
