Тадқиқоти васеъ оид ба илова кардани элементҳои нодири замин (REEs) ба хӯлаҳои алюминийи силсилаи 7xxx, 5xxx ва 2xxx гузаронида шуда, таъсири назаррасро нишон медиҳад. Махсусан, хӯлаҳои алюминийи силсилаи 7xxx, ки дорои унсурҳои сершумори хӯлакунанда мебошанд, аксар вақт ҳангоми обшавӣ ва рехтан ҷудошавии шадидро аз сар мегузаронанд, ки боиси ташаккули миқдори зиёди фазаҳои эвтектикӣ мешаванд. Ин устуворӣ ва муқовимат ба зангзаниро коҳиш дода, ба кори умумии хӯла осеб мерасонад. Ворид намудани элементҳои нодири замин ба хӯлаҳои алюминийи баландсифат метавонад донаҳоро тоза кунад, сегрегатсияро пешгирӣ кунад ва матритсаро тоза кунад ва ба ин васила микроструктура ва хосиятҳои умумиро беҳтар созад.
Ба наздикӣ, як намуди тозакунандаи ғаллаи суперпластикӣ таваҷҷӯҳ пайдо кард. Ин коркардкунандагон аз унсурҳои нодири замин, аз қабили La ва Ce истифода мебаранд, то заифшавии сарҳадҳои ғалладона ва зеризаминиро тақвият бахшанд. Ин на танҳо ғаллаҳоро тоза мекунад, балки инчунин ба паҳншавии якхелаи боришот мусоидат мекунад, дубора кристаллизатсияро пахш мекунад ва тобиши хӯлаҳоро ба таври назаррас беҳтар мекунад ва дар ниҳоят ҳосилнокӣ дар равандҳои экструзияро афзоиш медиҳад.
Дар хӯлаҳои алюминийи силсилаи 7xxx, унсурҳои нодири замин одатан бо се роҳ илова карда мешаванд:
1.Танҳо унсурҳои нодири замин;
2. Омезиши Zr ва элементҳои нодири замин;
3. Омезиши Zr, Cr ва элементҳои нодири замин.
Мазмуни умумии элементҳои нодири замин одатан дар ҳудуди 0,1-0,5% вазн назорат карда мешавад.
Механизмхои элементхои нодири замин
Унсурҳои нодири замин ба монанди La, Ce, Sc, Er, Gd ва Y ба хӯлаҳои алюминий тавассути механизмҳои гуногун мусоидат мекунанд:
Тозакунии ғалладона: Унсурҳои нодири замин боришотҳои якхела тақсимшударо ташкил медиҳанд, ки ҳамчун макони ядрои гетерогенӣ амал карда, сохторҳои дендритиро ба донаҳои майдаи баробарҳуқуқ табдил медиҳанд, ки қувват ва тобиши онро беҳтар мекунад.
Пешгирии ҷудошавӣ: Ҳангоми обшавӣ ва сахтшавӣ, унсурҳои нодири замин ба тақсимоти якхелаи элементҳо мусоидат мекунанд, ташаккули эвтектикиро коҳиш медиҳанд ва зичии матритсаро зиёд мекунанд.
Тозакунии матритса: Y, La ва Ce метавонанд бо ифлосиҳо дар гудохта (O, H, N, S) реаксия карда, пайвастагиҳои устуворро ба вуҷуд оранд, миқдори газ ва дохилкуниро коҳиш диҳанд, ки сифати хӯларо беҳтар мекунад.
Тағйир додани рафтори дубора кристаллизатсия: Баъзе унсурҳои нодири замин метавонанд сарҳадҳои ғалладона ва зергурӯҳҳоро маҳкам карда, ҳаракати дислокатсия ва муҳоҷирати сарҳади ғаллаҳоро боздоранд. Ин дубора кристаллизатсияро ба таъхир меандозад ва ҳангоми коркарди термикӣ сохторҳои хуби зергурӯҳҳоро нигоҳ медорад, ҳам қувват ва ҳам муқовимат ба зангзаниро беҳтар мекунад.
Унсурҳои асосии нодири замин ва таъсири онҳо
Скандиум (Sc)
Sc хурдтарин радиуси атомӣ дар байни унсурҳои нодири замин дорад ва инчунин як металли гузариш аст. Он дар баланд бардоштани хосиятҳои хӯлаҳои алюминийи деформатсияшуда хеле самаранок аст.
Дар хӯлаҳои алюминий, Sc ҳамчун Al₃Sc когерентӣ боришот шуда, ҳарорати дубора кристаллизатсияро баланд мекунад ва дағалшавии ғалларо бозмедорад.
Ҳангоми якҷояшавӣ бо Zr, зарраҳои устувори ҳарорати баланд Al₃(Sc,Zr) ба вуҷуд меоянд, ки ба дандонҳои майдаи баробарҳуқуқ мусоидат мекунанд ва ба ҳаракати дислокатсия ва муҳоҷирати сарҳади донаҳо халал мерасонанд. Ин қувват, муқовимат ба хастагӣ ва фаъолияти стресс-коррозияро беҳтар мекунад.
Sc аз ҳад зиёд метавонад ба зарраҳои дағалии Al₃(Sc,Zr) оварда расонад ва қобилияти дубора кристаллизатсия, қувват ва чандирпазириро коҳиш диҳад.
Эрбиум (эр)
Er ба Sc монанд амал мекунад, аммо аз ҷиҳати иқтисодӣ самараноктар аст.
Дар хӯлаҳои силсилаи 7xxx, иловаҳои мувофиқи Er донаҳоро тоза мекунанд, ҳаракати дислокатсия ва муҳоҷирати сарҳади донаҳоро бозмедоранд, дубора кристаллизатсияро пешгирӣ мекунанд ва қувватро баланд мебардоранд.
Ҳангоми якҷоя бо Zr, зарраҳои Al₃(Er,Zr) ба вуҷуд меоянд, ки нисбат ба танҳо Al₃Er аз ҷиҳати гармӣ устувортаранд ва рафъи беҳтари дубора кристаллизатсияро таъмин мекунанд.
Аз ҳад зиёд Er метавонад фазаҳои Al₈Cu₄Erро ба вуҷуд орад, ки ҳам қувват ва ҳам чандирпазириро коҳиш диҳад.
Гадолиниум (Gd)
Иловаҳои мӯътадили Gd донаҳоро тоза мекунанд, қувват ва тағйирпазириро зиёд мекунанд ва ҳалшавандагии Zn, Mg ва Cu дар матритсаро беҳтар мекунанд.
Марҳилаи натиҷавии Al₃(Gd,Zr) дислокатсияҳо ва сарҳадҳои зергурӯҳҳоро маҳкам карда, дубора кристаллизатсияро пахш мекунад. Плёнкаи фаъол инчунин дар сатҳи ғалла пайдо шуда, афзоиши ғалларо боз ҳам маҳдуд мекунад.
Аз ҳад зиёд Gd метавонад боиси дағал шудани дона ва бад шудани хосиятҳои механикӣ гардад.
Лантан (La), Cerium (Ce) ва Итрий (Y)
Ла донаҳоро тоза мекунад, миқдори оксигенро коҳиш медиҳад ва дар сатҳи ғалла як филми фаъолро ба вуҷуд меорад, то афзоишро боздорад.
La ва Ce ба минтақаи GP ва боришоти η′ фаза мусоидат намуда, мустаҳкамии матритса ва муқовимат ба зангзаниро беҳтар мекунанд.
Y матритсаро тоза мекунад, ба обшавии унсурҳои асосии хӯлакунанда ба маҳлули сахт монеъ мешавад, ба ядрошавӣ мусоидат мекунад ва фарқияти эҳтимолии байни сарҳадҳои ғалладона ва дохилиро коҳиш дода, муқовимат ба зангзаниро афзоиш медиҳад.
Аз ҳад зиёд La, Ce, ё Y метавонад ба пайвастагиҳои блоки дағал оварда расонад, ки тобиш ва қувватро коҳиш медиҳад.
Хусусиятҳои элементҳои асосии нодири замин ва хусусиятҳои онҳо дар алюминий
Вақти интишор: 21 август-2025
