7xxx, 5xxx და 2xxx სერიის ალუმინის შენადნობებში იშვიათმიწა ელემენტების (REEs) დამატების შესახებ ჩატარებულია ვრცელი კვლევა, რამაც მნიშვნელოვანი ეფექტები აჩვენა. კერძოდ, 7xxx სერიის ალუმინის შენადნობები, რომლებიც შეიცავს მრავალ შენადნობ ელემენტს, ხშირად განიცდიან ძლიერ სეგრეგაციას დნობისა და ჩამოსხმის დროს, რაც იწვევს ევტექტიკური ფაზების მნიშვნელოვანი რაოდენობით წარმოქმნას. ეს ამცირებს სიმტკიცეს და კოროზიისადმი მდგრადობას, რაც საფრთხეს უქმნის შენადნობის საერთო მახასიათებლებს. იშვიათმიწა ელემენტების მაღალშენადნობ ალუმინის შენადნობებში შეტანას შეუძლია მარცვლების დახვეწა, სეგრეგაციის ჩახშობა და მატრიცის გაწმენდა, რითაც აუმჯობესებს მიკროსტრუქტურას და საერთო თვისებებს.
ბოლო დროს ყურადღება მიიპყრო სუპერპლასტიკური მარცვლეულის გადამამუშავებელმა ერთმა ტიპმა. ეს გადამამუშავებლები იყენებენ იშვიათმიწა ელემენტებს, როგორიცაა La და Ce, მარცვლებისა და ქვემარცვლების საზღვრების შესუსტების გასაძლიერებლად. ეს არა მხოლოდ ახდენს მარცვლების დახვეწას, არამედ ხელს უწყობს ნალექების ერთგვაროვან გაფანტვას, თრგუნავს რეკრისტალიზაციას და მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს შენადნობის პლასტიურობას, რაც საბოლოოდ ზრდის პროდუქტიულობას ექსტრუზიის პროცესებში.
7xxx სერიის ალუმინის შენადნობებში იშვიათმიწა ელემენტები, როგორც წესი, სამი გზით ემატება:
1. მხოლოდ იშვიათმიწა ელემენტები;
2. Zr-ისა და იშვიათმიწა ელემენტების კომბინაცია;
3. Zr-ის, Cr-ის და იშვიათმიწა ელემენტების კომბინაცია.
იშვიათმიწა ელემენტების საერთო შემცველობა, როგორც წესი, კონტროლდება 0.1–0.5 წონითი%-ის ფარგლებში.
იშვიათი დედამიწის ელემენტების მექანიზმები
იშვიათმიწა ელემენტები, როგორიცაა La, Ce, Sc, Er, Gd და Y, ხელს უწყობენ ალუმინის შენადნობების წარმოქმნას მრავალი მექანიზმის მეშვეობით:
მარცვლების დახვეწა: იშვიათმიწა ელემენტები წარმოქმნიან ერთგვაროვნად განაწილებულ ნალექებს, რომლებიც ჰეტეროგენული ბირთვის წარმოქმნის ადგილებს წარმოადგენენ და დენდრიტულ სტრუქტურებს თანაბარ წვრილ მარცვლებად გარდაქმნიან, რაც აუმჯობესებს სიმტკიცეს და პლასტიურობას.
სეგრეგაციის ჩახშობა: დნობისა და გამყარების დროს იშვიათმიწა ელემენტები ხელს უწყობენ ელემენტების უფრო ერთგვაროვან განაწილებას, ამცირებენ ევტექტიკის წარმოქმნას და ზრდის მატრიცის სიმკვრივეს.
მატრიცის გაწმენდა: Y, La და Ce შეიძლება რეაგირებდნენ დნობაში არსებულ მინარევებთან (O, H, N, S) სტაბილური ნაერთების წარმოქმნით, რაც ამცირებს აირის შემცველობას და ჩანართებს, რაც აუმჯობესებს შენადნობის ხარისხს.
რეკრისტალიზაციის ქცევის მოდიფიკაცია: გარკვეულ იშვიათმიწა ელემენტებს შეუძლიათ მარცვლებისა და ქვემარცვლების საზღვრების დამაგრება, რაც ხელს უშლის დისლოკაციის მოძრაობას და მარცვლების საზღვრების მიგრაციას. ეს აფერხებს რეკრისტალიზაციას და ინარჩუნებს წვრილ ქვემარცვლების სტრუქტურებს თერმული დამუშავების დროს, რაც აუმჯობესებს როგორც სიმტკიცეს, ასევე კოროზიისადმი მდგრადობას.
იშვიათმიწა ელემენტების ძირითადი ეფექტები
სკანდიუმი (Sc)
იშვიათმიწა ელემენტებს შორის Sc-ს ყველაზე მცირე ატომური რადიუსი აქვს და ასევე გარდამავალი ლითონია. ის ძალიან ეფექტურია დეფორმირებული ალუმინის შენადნობების თვისებების გასაუმჯობესებლად.
ალუმინის შენადნობებში Sc ილექება კოჰერენტული Al₃Sc-ის სახით, რაც ზრდის რეკრისტალიზაციის ტემპერატურას და თრგუნავს მარცვლის გაუხვობას.
Zr-თან შერწყმისას წარმოიქმნება მაღალტემპერატურულ პირობებში სტაბილური Al₃(Sc,Zr) ნაწილაკები, რომლებიც ხელს უწყობენ თანაბარ წვრილმარცვლოვან წარმოქმნას და აფერხებენ დისლოკაციის მოძრაობას და მარცვლების საზღვრების მიგრაციას. ეს აუმჯობესებს სიმტკიცეს, დაღლილობისადმი მდგრადობას და სტრეს-კოროზიისადმი მდგრადობას.
Sc-ის ჭარბმა რაოდენობამ შეიძლება გამოიწვიოს Al₃(Sc,Zr) უხეში ნაწილაკების წარმოქმნა, რაც ამცირებს რეკრისტალიზაციის უნარს, სიმტკიცეს და პლასტიურობას.
ერბიუმი (Er)
Er-ი Sc-ის მსგავსად მოქმედებს, მაგრამ უფრო ეკონომიურია.
7xxx სერიის შენადნობებში, შესაბამისი Er-ის დამატება ასუფთავებს მარცვლებს, აფერხებს დისლოკაციის მოძრაობას და მარცვლების საზღვრების მიგრაციას, თრგუნავს რეკრისტალიზაციას და ზრდის სიმტკიცეს.
Zr-თან ერთად დამატებისას წარმოიქმნება Al₃(Er,Zr) ნაწილაკები, რომლებიც უფრო თერმულად სტაბილურია, ვიდრე მხოლოდ Al₃Er, რაც უზრუნველყოფს რეკრისტალიზაციის უკეთეს დათრგუნვას.
ჭარბმა Er-მა შეიძლება წარმოქმნას Al₈Cu₄Er ფაზები, რაც ამცირებს როგორც სიმტკიცეს, ასევე პლასტიურობას.
გადოლინიუმი (Gd)
გარდიგარდის ზომიერი დამატება ასუფთავებს მარცვლებს, ზრდის სიმტკიცესა და პლასტიურობას და აძლიერებს Zn-ის, Mg-ის და Cu-ის ხსნადობას მატრიცაში.
შედეგად მიღებული Al₃(Gd,Zr) ფაზა ამაგრებს დისლოკაციებსა და ქვემარცვლების საზღვრებს, რაც თრგუნავს რეკრისტალიზაციას. აქტიური ფენა ასევე წარმოიქმნება მარცვლების ზედაპირებზე, რაც კიდევ უფრო ზღუდავს მარცვლების ზრდას.
გარდენის ჭარბმა რაოდენობამ შეიძლება გამოიწვიოს მარცვლის გაუხეშება და მექანიკური თვისებების გაუარესება.
ლანთანი (La), ცერიუმი (Ce) და იტრიუმი (Y)
La ასუფთავებს მარცვლებს, ამცირებს ჟანგბადის შემცველობას და მარცვლის ზედაპირზე აქტიურ აპკს წარმოქმნის, რაც ზრდის შეფერხებას იწვევს.
La და Ce ხელს უწყობენ GP ზონას და η′ ფაზის დალექვას, რაც აუმჯობესებს მატრიცის სიმტკიცეს და კოროზიისადმი მდგრადობას.
Y ასუფთავებს მატრიცას, ხელს უშლის ძირითადი შენადნობის ელემენტების გახსნას მყარ ხსნარში, ხელს უწყობს ბირთვების წარმოქმნას და ამცირებს მარცვლების საზღვრებსა და ინტერიერებს შორის პოტენციურ სხვაობას, რაც ზრდის კოროზიისადმი მდგრადობას.
La, Ce ან Y-ის ჭარბმა რაოდენობამ შეიძლება გამოიწვიოს უხეში, ბლოკური ნაერთების წარმოქმნა, რაც ამცირებს პლასტიურობას და სიმტკიცეს.
ალუმინში ძირითადი იშვიათმიწა ელემენტების თვისებები და მათი მახასიათებლები
გამოქვეყნების დრო: 2025 წლის 21 აგვისტო
