7xxx, 5xxx և 2xxx շարքի ալյումինե համաձուլվածքներին հազվագյուտ հողային տարրերի (ՀՀԷ) ավելացման վերաբերյալ լայնածավալ հետազոտություններ են անցկացվել, որոնք ցույց են տվել նշանակալի ազդեցություններ: Մասնավորապես, 7xxx շարքի ալյումինե համաձուլվածքները, որոնք պարունակում են բազմաթիվ համաձուլվածքային տարրեր, հալման և ձուլման ընթացքում հաճախ ենթարկվում են խիստ տարանջատման, ինչը հանգեցնում է էվտեկտիկ փուլերի զգալի քանակի առաջացմանը: Սա նվազեցնում է ամրությունը և կոռոզիոն դիմադրությունը, ինչը վտանգում է համաձուլվածքի ընդհանուր աշխատանքը: Բարձր համաձուլվածքային ալյումինե համաձուլվածքների մեջ հազվագյուտ հողային տարրերի ներառումը կարող է զտել հատիկները, կանխել տարանջատումը և մաքրել մատրիցը, դրանով իսկ բարելավելով միկրոկառուցվածքը և ընդհանուր հատկությունները:
Վերջերս ուշադրություն է գրավել գերպլաստիկ հացահատիկի զտիչի մի տեսակը: Այս զտիչները օգտագործում են հազվագյուտ հողային տարրեր, ինչպիսիք են La-ն և Ce-ն, հատիկների և ենթահատիկների սահմանների թուլացումը խթանելու համար: Սա ոչ միայն զտում է հատիկները, այլև նպաստում է նստվածքների միատարր ցրմանը, ճնշում է վերաբյուրեղացումը և զգալիորեն բարելավում է համաձուլվածքի ճկունությունը, ի վերջո մեծացնելով արտադրողականությունը էքստրուզիայի գործընթացներում:
7xxx շարքի ալյումինե համաձուլվածքներում հազվագյուտ հողային տարրերը սովորաբար ավելացվում են երեք եղանակով՝
1. Միայն հազվագյուտ հողային տարրեր։
2. Zr-ի և հազվագյուտ հողային տարրերի համադրություն։
3. Zr-ի, Cr-ի և հազվագյուտ հողային տարրերի համադրություն:
Հազվագյուտ հողային տարրերի ընդհանուր պարունակությունը սովորաբար վերահսկվում է 0.1-0.5 զանգվածային%-ի սահմաններում։
Հազվագյուտ Երկրի տարրերի մեխանիզմներ
Հազվագյուտ հողային տարրերը, ինչպիսիք են La, Ce, Sc, Er, Gd և Y-ը, նպաստում են ալյումինե համաձուլվածքների առաջացմանը մի քանի մեխանիզմներով՝
Հացահատիկի մաքրում. Հազվագյուտ հողային տարրերը առաջացնում են միատարր բաշխված նստվածքներ, որոնք հանդես են գալիս որպես տարասեռ միջուկագոյացման վայրեր՝ դենդրիտային կառուցվածքները վերածելով հավասար առանցքավորված մանր հատիկների, ինչը բարելավում է ամրությունն ու ճկունությունը։
Տարանջատման ճնշում. Հալման և պնդացման ընթացքում հազվագյուտ հողային տարրերը նպաստում են տարրերի ավելի միատարր բաշխմանը, նվազեցնում են էվտեկտիկ առաջացումը և մեծացնում մատրիցի խտությունը։
Մատրիցի մաքրում. Y, La և Ce-ն կարող են ռեակցիայի մեջ մտնել հալույթի մեջ առկա խառնուրդների հետ (O, H, N, S)՝ առաջացնելով կայուն միացություններ, նվազեցնելով գազի պարունակությունը և ներառումները, ինչը բարելավում է համաձուլվածքի որակը։
Վերաբյուրեղացման վարքագծի փոփոխություն. Որոշակի հազվագյուտ հողային տարրեր կարող են ամրացնել հատիկների և ենթահատիկների սահմանները՝ կանխելով տեղաշարժերի շարժումը և հատիկների սահմանների միգրացիան: Սա հետաձգում է վերաբյուրեղացումը և պահպանում է նուրբ ենթահատիկային կառուցվածքները ջերմային մշակման ընթացքում՝ բարելավելով ինչպես ամրությունը, այնպես էլ կոռոզիոն դիմադրությունը:
Հիմնական հազվագյուտ Երկրի տարրերը և դրանց ազդեցությունը
Սկանդիում (Sc)
Sc-ն ունի ամենափոքր ատոմային շառավիղը հազվագյուտ հողային տարրերի մեջ և նաև անցումային մետաղ է։ Այն խիստ արդյունավետ է դեֆորմացված ալյումինե համաձուլվածքների հատկությունները բարելավելու համար։
Ալյումինե համաձուլվածքներում Sc-ն նստվածք է տալիս որպես կոհերենտ Al₃Sc, բարձրացնելով վերաբյուրեղացման ջերմաստիճանը և կանխելով հատիկների կոպտացումը։
Երբ Zr-ի հետ միանում են, առաջանում են բարձր ջերմաստիճանում կայուն Al₃(Sc,Zr) մասնիկներ, որոնք նպաստում են հավասարաչափ մանր հատիկների առաջացմանը և խոչընդոտում են տեղաշարժերի շարժմանը և հատիկների սահմանային տեղաշարժին։ Սա բարելավում է ամրությունը, հոգնածության դիմադրությունը և լարվածության-կոռոզիայի նկատմամբ կատարողականը։
Sc-ի չափազանց մեծ քանակը կարող է հանգեցնել Al₃(Sc,Zr) կոպիտ մասնիկների առաջացմանը, ինչը նվազեցնում է վերաբյուրեղացման ունակությունը, ամրությունը և ճկունությունը։
Էրբիում (Er)
Er-ը գործում է նման Sc-ին, բայց ավելի արդյունավետ է ծախսարդյունավետության առումով։
7xxx շարքի համաձուլվածքներում Er-ի համապատասխան ավելացումները մաքրում են հատիկները, կանխում տեղաշարժերի շարժումը և հատիկների սահմանային միգրացիան, ճնշում են վերաբյուրեղացումը և մեծացնում ամրությունը։
Երբ դրանք համատեղ ավելացվում են Zr-ի հետ, առաջանում են Al₃(Er,Zr) մասնիկներ, որոնք ավելի ջերմակայուն են, քան Al₃Er-ը առանձին, ապահովելով վերաբյուրեղացման ավելի լավ ճնշում։
Er-ի չափազանց մեծ մակարդակը կարող է առաջացնել Al₈Cu₄Er փուլեր, ինչը նվազեցնում է և՛ ամրությունը, և՛ ճկունությունը։
Գադոլինիում (Gd)
Gd-ի չափավոր ավելացումները մաքրում են հատիկները, մեծացնում ամրությունն ու ճկունությունը, ինչպես նաև բարելավում են Zn-ի, Mg-ի և Cu-ի լուծելիությունը մատրիցում։
Արդյունքում առաջացող Al₃(Gd,Zr) փուլը ամրացնում է տեղաշարժերը և ենթահատիկների սահմանները՝ կանխելով վերաբյուրեղացումը: Ակտիվ թաղանթ է առաջանում նաև հատիկների մակերեսների վրա, որն էլ ավելի է սահմանափակում հատիկների աճը:
Gd-ի չափազանց մեծ քանակը կարող է հանգեցնել հատիկների կոպտացման և մեխանիկական հատկությունների վատթարացման։
Լանթան (La), Ցերիում (Ce) և Իտրիում (Y)
La-ն մաքրում է հատիկները, նվազեցնում թթվածնի պարունակությունը և հացահատիկի մակերեսին առաջացնում է ակտիվ թաղանթ՝ կանխելով աճը։
La-ն և Ce-ն նպաստում են GP գոտու և η′ փուլի նստվածքի առաջացմանը՝ բարելավելով մատրիցայի ամրությունը և կոռոզիոն դիմադրությունը։
Y-ը մաքրում է մատրիցը, խոչընդոտում է հիմնական համաձուլվածքային տարրերի լուծարմանը պինդ լուծույթի մեջ, խթանում է միջուկագոյացումը և նվազեցնում է հատիկների սահմանների և ներքին շերտերի միջև պոտենցիալ տարբերությունները՝ բարձրացնելով կոռոզիոն դիմադրությունը։
La-ի, Ce-ի կամ Y-ի չափազանց մեծ քանակը կարող է հանգեցնել կոպիտ, բլոկային միացությունների առաջացման, որոնք նվազեցնում են ճկունությունը և ամրությունը։
Ալյումինում հիմնական հազվագյուտ հողային տարրերի հատկությունները և դրանց բնութագրերը
Հրապարակման ժամանակը. Օգոստոսի 21-2025
