Mae ymchwil helaeth wedi'i chynnal ar ychwanegu elfennau daear prin (REEs) at aloion alwminiwm cyfres 7xxx, 5xxx, a 2xxx, gan ddangos effeithiau nodedig. Yn benodol, mae aloion alwminiwm cyfres 7xxx, sy'n cynnwys elfennau aloi lluosog, yn aml yn profi gwahanu difrifol yn ystod toddi a chastio, gan arwain at ffurfio symiau sylweddol o gyfnodau ewtectig. Mae hyn yn lleihau caledwch a gwrthiant cyrydiad, gan beryglu perfformiad cyffredinol yr aloi. Gall ymgorffori elfennau daear prin mewn aloion alwminiwm sydd wedi'u aloi'n fawr fireinio grawn, atal gwahanu, a phuro'r matrics, a thrwy hynny wella microstrwythur a phriodweddau cyffredinol.
Yn ddiweddar, mae math o fireinio grawn uwchblastig wedi denu sylw. Mae'r mireinwyr hyn yn defnyddio elfennau prin fel La a Ce i wella gwanhau ffiniau grawn ac is-rawn. Nid yn unig y mae hyn yn mireinio grawn ond mae hefyd yn hyrwyddo gwasgariad unffurf o waddodion, yn atal ailgrisialu, ac yn gwella hydwythedd aloi yn sylweddol, gan gynyddu cynhyrchiant mewn prosesau allwthio yn y pen draw.
Mewn aloion alwminiwm cyfres 7xxx, mae elfennau daear prin fel arfer yn cael eu hychwanegu mewn tair ffordd:
1. Elfennau daear prin yn unig;
2.Cyfuniad o Zr ac elfennau daear prin;
3.Cyfuniad o Zr, Cr, ac elfennau daear prin.
Fel arfer, rheolir cyfanswm cynnwys elfennau daear prin o fewn 0.1–0.5% pwysau.
Mecanweithiau Elfennau Prin y Ddaear
Mae elfennau daear prin fel La, Ce, Sc, Er, Gd, ac Y yn cyfrannu at aloion alwminiwm trwy sawl mecanwaith:
Mireinio grawn: Mae elfennau daear prin yn ffurfio gwaddodion wedi'u dosbarthu'n unffurf sy'n gweithredu fel safleoedd niwcleiadu heterogenaidd, gan drosi strwythurau dendritig yn ronynnau mân cyfartal, sy'n gwella cryfder a hydwythedd.
Atal gwahanu: Yn ystod toddi a solidio, mae elfennau daear prin yn hyrwyddo dosbarthiad elfennau mwy unffurf, yn lleihau ffurfiant ewtectig, ac yn cynyddu dwysedd matrics.
Puro matrics: Gall Y, La, a Ce adweithio ag amhureddau yn y toddiant (O, H, N, S) i ffurfio cyfansoddion sefydlog, gan ostwng cynnwys nwy a chynhwysiadau, sy'n gwella ansawdd aloi.
Addasu ymddygiad ailgrisialu: Gall rhai elfennau daear prin binio ffiniau grawn ac is-rawn, gan atal symudiad dadleoliad a mudo ffiniau grawn. Mae hyn yn oedi ailgrisialu ac yn cadw strwythurau is-rawn mân yn ystod prosesu thermol, gan wella cryfder a gwrthwynebiad cyrydiad.
Elfennau Prin Allweddol a'u Heffaith
Scandiwm (Sc)
Mae gan Sc y radiws atomig lleiaf ymhlith elfennau daear prin ac mae hefyd yn fetel pontio. Mae'n hynod effeithiol wrth wella priodweddau aloion alwminiwm wedi'u hanffurfio.
Mewn aloion alwminiwm, mae Sc yn gwaddod fel Al₃Sc cydlynol, gan gynyddu'r tymheredd ailgrisialu ac atal braslunio grawn.
Pan gânt eu cyfuno â Zr, mae gronynnau Al₃(Sc,Zr) sy'n sefydlog mewn tymheredd uchel yn ffurfio, gan hyrwyddo grawn mân cywerth ac atal symudiad dadleoliad a mudo ffiniau grawn. Mae hyn yn gwella cryfder, ymwrthedd i flinder, a pherfformiad cyrydiad straen.
Gall gormod o Sc arwain at ronynnau bras Al₃(Sc,Zr), gan leihau'r gallu i ailgrisialu, y cryfder a'r hydwythedd.
Erbiwm (Er)
Mae Er yn gweithredu'n debyg i Sc ond mae'n fwy cost-effeithiol.
Mewn aloion cyfres 7xxx, mae ychwanegiadau Er priodol yn mireinio grawn, yn atal symudiad dadleoliad a mudo ffiniau grawn, yn atal ailgrisialu, ac yn gwella cryfder.
Pan gânt eu hychwanegu ar y cyd â Zr, mae gronynnau Al₃(Er,Zr) yn ffurfio, sy'n fwy sefydlog yn thermol nag Al₃Er ar ei ben ei hun, gan ddarparu ataliad ailgrisialu gwell.
Gall gormod o Er gynhyrchu cyfnodau Al₈Cu₄Er, gan leihau cryfder a hydwythedd.
Gadoliniwm (Gd)
Mae ychwanegiadau Gd cymedrol yn mireinio grawn, yn cynyddu cryfder a hydwythedd, ac yn gwella hydoddedd Zn, Mg, a Cu yn y matrics.
Mae'r cyfnod Al₃(Gd,Zr) sy'n deillio o hyn yn pinio dadleoliadau a ffiniau is-grawn, gan atal ailgrisialu. Mae ffilm weithredol hefyd yn ffurfio ar arwynebau grawn, gan gyfyngu ymhellach ar dwf grawn.
Gall gormod o Gd achosi i grawn fynd yn frasach a dirywio priodweddau mecanyddol.
Lanthanwm (La), Ceriwm (Ce), ac Yttrium (Y)
Mae La yn mireinio grawn, yn lleihau cynnwys ocsigen, ac yn ffurfio ffilm weithredol ar arwynebau grawn i atal twf.
Mae La a Ce yn hyrwyddo gwaddodiad parth GP a chyfnod η′, gan wella cryfder y matrics a'r ymwrthedd i gyrydiad.
Mae Y yn puro'r matrics, yn rhwystro diddymiad elfennau aloi mawr i'r toddiant solet, yn hyrwyddo niwcleiadu, ac yn lleihau gwahaniaethau posibl rhwng ffiniau grawn a thu mewn, gan wella ymwrthedd i gyrydiad.
Gall gormod o La, Ce, neu Y arwain at gyfansoddion blociog bras, sy'n lleihau hydwythedd a chryfder.
Priodweddau elfennau daear prin mawr a'u nodweddion mewn alwminiwm
Amser postio: Awst-21-2025
