7xxx, 5xxx आणि 2xxx मालिकेतील अॅल्युमिनियम मिश्रधातूंमध्ये दुर्मिळ पृथ्वी घटक (REEs) जोडण्यावर व्यापक संशोधन केले गेले आहे, ज्याचे लक्षणीय परिणाम दिसून आले आहेत. विशेषतः, 7xxx मालिकेतील अॅल्युमिनियम मिश्रधातू, ज्यामध्ये अनेक मिश्रधातू घटक असतात, त्यांना वितळताना आणि कास्टिंग दरम्यान अनेकदा गंभीर पृथक्करणाचा अनुभव येतो, ज्यामुळे लक्षणीय प्रमाणात युटेक्टिक टप्प्यांची निर्मिती होते. यामुळे कडकपणा आणि गंज प्रतिकार कमी होतो, ज्यामुळे मिश्रधातूची एकूण कार्यक्षमता धोक्यात येते. अत्यंत मिश्रधातू असलेल्या अॅल्युमिनियम मिश्रधातूंमध्ये दुर्मिळ पृथ्वी घटकांचा समावेश केल्याने धान्ये शुद्ध होऊ शकतात, पृथक्करण दाबले जाऊ शकते आणि मॅट्रिक्स शुद्ध होऊ शकते, ज्यामुळे सूक्ष्म रचना आणि एकूण गुणधर्म सुधारू शकतात.
अलिकडे, एका प्रकारच्या सुपरप्लास्टिक धान्य शुद्धीकरण यंत्राने लक्ष वेधले आहे. हे शुद्धीकरण यंत्र धान्य आणि उपधान्य सीमा कमकुवत करण्यासाठी ला आणि सी सारख्या दुर्मिळ पृथ्वी घटकांचा वापर करतात. हे केवळ धान्य शुद्ध करत नाही तर अवक्षेपणांचे एकसमान विखुरणे देखील वाढवते, पुनर्स्फटिकीकरण दाबते आणि मिश्रधातूची लवचिकता लक्षणीयरीत्या सुधारते, शेवटी एक्सट्रूजन प्रक्रियेत उत्पादकता वाढवते.
७xxx मालिकेतील अॅल्युमिनियम मिश्रधातूंमध्ये, दुर्मिळ पृथ्वी घटक सामान्यतः तीन प्रकारे जोडले जातात:
१. दुर्मिळ पृथ्वी घटक;
२. Zr आणि दुर्मिळ पृथ्वी घटकांचे संयोजन;
३. Zr, Cr आणि दुर्मिळ पृथ्वी घटकांचे संयोजन.
दुर्मिळ पृथ्वी घटकांचे एकूण प्रमाण सामान्यतः ०.१-०.५ wt% च्या आत नियंत्रित केले जाते.
दुर्मिळ पृथ्वी घटकांची यंत्रणा
La, Ce, Sc, Er, Gd आणि Y सारखे दुर्मिळ पृथ्वी घटक अनेक यंत्रणांद्वारे अॅल्युमिनियम मिश्रधातूंमध्ये योगदान देतात:
धान्य शुद्धीकरण: दुर्मिळ पृथ्वी घटक एकसमान वितरित अवक्षेपण तयार करतात जे विषम केंद्रक म्हणून कार्य करतात, डेंड्रिटिक संरचनांना समतुल्य सूक्ष्म धान्यांमध्ये रूपांतरित करतात, ज्यामुळे ताकद आणि लवचिकता सुधारते.
पृथक्करणाचे दमन: वितळणे आणि घनीकरणादरम्यान, दुर्मिळ पृथ्वी घटक अधिक एकसमान घटक वितरणास प्रोत्साहन देतात, युटेक्टिक निर्मिती कमी करतात आणि मॅट्रिक्स घनता वाढवतात.
मॅट्रिक्स शुद्धीकरण: Y, La आणि Ce हे वितळलेल्या (O, H, N, S) अशुद्धतेशी प्रतिक्रिया देऊन स्थिर संयुगे तयार करू शकतात, ज्यामुळे वायूचे प्रमाण आणि समावेश कमी होतात, ज्यामुळे मिश्रधातूची गुणवत्ता वाढते.
पुनर्स्फटिकीकरण वर्तनात बदल: काही दुर्मिळ पृथ्वी घटक धान्य आणि उप-धान्य सीमांना चिकटवू शकतात, ज्यामुळे विस्थापन गती आणि धान्य सीमा स्थलांतर रोखले जाते. हे पुनर्स्फटिकीकरणाला विलंब करते आणि थर्मल प्रक्रियेदरम्यान बारीक उप-धान्य संरचना जतन करते, ज्यामुळे ताकद आणि गंज प्रतिकार दोन्ही सुधारतात.
प्रमुख दुर्मिळ पृथ्वी घटक आणि त्यांचे परिणाम
स्कॅन्डियम (Sc)
दुर्मिळ पृथ्वी घटकांमध्ये Sc ची अणु त्रिज्या सर्वात कमी आहे आणि ती एक संक्रमण धातू देखील आहे. विकृत अॅल्युमिनियम मिश्रधातूंचे गुणधर्म वाढविण्यात ते अत्यंत प्रभावी आहे.
अॅल्युमिनियम मिश्रधातूंमध्ये, Sc सुसंगत Al₃Sc म्हणून अवक्षेपित होते, ज्यामुळे पुनर्स्फटिकीकरण तापमान वाढते आणि धान्य खडबडीत होण्यास प्रतिबंध होतो.
Zr सोबत एकत्र केल्यावर, उच्च-तापमान स्थिर Al₃(Sc,Zr) कण तयार होतात, ज्यामुळे समतोल सूक्ष्म धान्ये तयार होतात आणि विस्थापन गती आणि धान्याच्या सीमा स्थलांतरात अडथळा येतो. यामुळे ताकद, थकवा प्रतिरोध आणि ताण-गंज कार्यक्षमता सुधारते.
जास्त Sc मुळे Al₃(Sc,Zr) कण खडबडीत होऊ शकतात, ज्यामुळे पुनर्स्फटिकीकरण क्षमता, ताकद आणि लवचिकता कमी होते.
एर्बियम (एआर)
Er हे Sc सारखेच काम करते परंतु ते अधिक किफायतशीर आहे.
७xxx मालिकेतील मिश्रधातूंमध्ये, योग्य Er अॅडिशन्स धान्य शुद्ध करतात, विस्थापन गती आणि धान्याच्या सीमा स्थलांतराला प्रतिबंधित करतात, पुनर्स्फटिकीकरण रोखतात आणि शक्ती वाढवतात.
Zr सोबत जोडल्यावर, Al₃(Er,Zr) कण तयार होतात, जे केवळ Al₃Er पेक्षा अधिक थर्मली स्थिर असतात, ज्यामुळे चांगले रीक्रिस्टलायझेशन सप्रेशन मिळते.
जास्त Er मुळे Al₈Cu₄Er फेज तयार होऊ शकतात, ज्यामुळे ताकद आणि लवचिकता दोन्ही कमी होऊ शकतात.
गॅडोलिनियम (Gd)
मध्यम Gd बेरीज धान्यांना शुद्ध करतात, ताकद आणि लवचिकता वाढवतात आणि मॅट्रिक्समध्ये Zn, Mg आणि Cu ची विद्राव्यता वाढवतात.
परिणामी Al₃(Gd,Zr) फेज पिनचे विस्थापन आणि उपग्रेन सीमा निर्माण होतात, ज्यामुळे पुनर्स्फटिकीकरण रोखले जाते. धान्याच्या पृष्ठभागावर एक सक्रिय थर देखील तयार होतो, ज्यामुळे धान्याची वाढ आणखी मर्यादित होते.
जास्त Gd मुळे धान्य घट्ट होऊ शकते आणि यांत्रिक गुणधर्म बिघडू शकतात.
लॅन्थॅनम (ला), सेरियम (सीई), आणि य्ट्रियम (वाय)
ला धान्य शुद्ध करते, ऑक्सिजनचे प्रमाण कमी करते आणि धान्याच्या पृष्ठभागावर एक सक्रिय थर तयार करते ज्यामुळे वाढ रोखली जाते.
ला आणि सीई GP झोन आणि η′ फेज पर्जन्यमान वाढवतात, ज्यामुळे मॅट्रिक्सची ताकद आणि गंज प्रतिकार सुधारतो.
Y मॅट्रिक्स शुद्ध करते, प्रमुख मिश्रधातू घटकांचे घन द्रावणात विरघळण्यापासून रोखते, केंद्रकीकरणाला प्रोत्साहन देते आणि धान्याच्या सीमा आणि आतील भागांमधील संभाव्य फरक कमी करते, ज्यामुळे गंज प्रतिकार वाढतो.
जास्त प्रमाणात ला, सीई किंवा वायमुळे खडबडीत ब्लॉकी संयुगे तयार होऊ शकतात, ज्यामुळे लवचिकता आणि ताकद कमी होते.
अॅल्युमिनियममधील प्रमुख दुर्मिळ पृथ्वी घटकांचे गुणधर्म आणि त्यांची वैशिष्ट्ये
पोस्ट वेळ: ऑगस्ट-२१-२०२५
