Buon articolo approfondito, conosci gli effetti delle terre rare sul rame e sulle leghe di rame?
1.Rame delle terre rare
Il rame e le leghe di rame hanno una serie di proprietà speciali come eccellente conduttività elettrica e termica, buona resistenza alla corrosione, non magnetismo e anticorrosione per microrganismi e alghe presenti nell'acqua, facile lavorazione della plastica e buona saldabilità e sono facili da colare. È diventato un materiale importante nell'industria moderna ed è ampiamente utilizzato nei settori elettronico, elettromeccanico, aeronautico, aerospaziale e in altri settori.
Gli elementi delle terre rare hanno proprietà metalliche tipiche e sono estremamente attivi nelle proprietà chimiche. Possono interagire con quasi tutti gli elementi tranne i gas inerti. Sono il "glutammato monosodico" nell'industria metallurgica.
L'applicazione delle terre rare nel rame e nelle leghe di rame ha attirato l'attenzione diffusa da parte degli operatori scientifici e tecnologici di vari paesi negli anni '50 ed è ora diventata un punto caldo della ricerca. il mio paese ha iniziato la ricerca sull’applicazione delle terre rare nel rame e nelle leghe di rame già negli anni ’60. La ricerca in quel periodo si concentrò maggiormente sul miglioramento delle proprietà di lavorazione a caldo e a freddo, sulla resistenza alla corrosione e alla resistenza all'usura del rame e delle leghe di rame, e ottenne alcuni risultati di valore pratico, ma questi studi stavano progredendo lentamente e non ce ne sono molti ambiti di sviluppo e di applicazione.
2. Effetto delle terre rare sulla struttura del rame e delle leghe di rame
01Purificare i tessuti
Esistono due modi principali per purificare le strutture in rame e leghe di rame con terre rare:
(1) Le terre rare hanno una forte affinità con l'ossigeno e lo zolfo, formando composti di terre rare con punti di fusione più elevati, forte stabilità termica e peso specifico ridotto, ottenendo così gli effetti di desolforazione e deossigenazione; gli elementi delle terre rare possono facilmente reagire con l'idrogeno atomico. Agisce per generare idruro stabile di tipo RH2 o RH3 (R rappresenta il metallo delle terre rare). Questi idruri vengono disciolti nella lega di rame sotto forma di soluzione solida, eliminando così gli effetti dannosi dell'idrogeno.
(2) Le terre rare, Pb, Bi e altri elementi generano composti intermetallici ad alto punto di fusione con un punto di fusione più elevato rispetto al rame. Pertanto, durante il processo di fusione e fusione del rame, possono rimanere allo stato solido ed essere eliminati dalla lega di rame metallico liquido insieme alle scorie per ottenere la rimozione del Pb, lo scopo del Bi.
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02Perfezionare l'organizzazione
L'influenza delle terre rare sulla microstruttura del rame e delle leghe di rame si riflette principalmente nell'affinamento dei grani, nella riduzione o eliminazione dei cristalli colonnari e nell'espansione delle aree dei grani equiassici.
Esistono tre opinioni principali sul meccanismo con cui le terre rare raffinano la struttura del rame e delle leghe di rame:
(1) Forma nuovi nuclei cristallini e inibisce la crescita del grano.
(2) Microcristallizzazione.
(3) Effetto legante.
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03L'influenza delle terre rare sulla struttura delle inclusioni
L'influenza delle terre rare sulla struttura delle inclusioni consiste principalmente nel modificare la forma e la distribuzione delle impurità. Le sue manifestazioni principali includono i seguenti quattro tipi:
(1) Ridurre o eliminare i dendriti e i cristalli colonnari nella struttura della lega.
(2) Far apparire alcune impurità nella lega sotto forma di strisce, fogli o anche blocchi, migliorando o potenziando così le proprietà meccaniche e di lavorazione del rame e delle sue leghe.
(3) Ridistribuire alcune impurità nocive nella lega sul volume microscopico del metallo o influenzare la macrosegregazione di alcune impurità, portando al miglioramento di varie proprietà.
(4) I composti contenenti terre rare vengono adsorbiti sui bordi dei grani di metalli o leghe, riducendo il numero di impurità nocive a basso punto di fusione sui bordi dei grani della lega, indebolendo così la fragilità della lega ad alta temperatura.
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3. Effetto delle terre rare sulle proprietà del rame e delle leghe di rame
01Influenza sulle prestazioni di elaborazione
L'aggiunta di una quantità adeguata di metalli delle terre rare alle leghe di rame può migliorare le proprietà di fusione del rame e delle leghe di rame. Per diversi tipi di leghe di rame, la fluidità può essere aumentata dal 30% al 40% dopo l'aggiunta di terre rare.
L'aggiunta di {{0}} terre rare miste dallo 0,01% allo 0,03% può aumentare in modo significativo l'allungamento ad alta temperatura dell'ottone al piombo deformato, migliorare le prestazioni della lavorazione a caldo e ridurre o eliminare le cricche da laminazione a caldo. La rimozione delle impurità da parte degli elementi delle terre rare aumenta la resistenza dei bordi dei grani e riduce il numero di fasi di infragilimento, aumentando così le alte temperature σb e δ delle leghe di rame. L'aggiunta di terre rare può ridurre il valore della sollecitazione residua e le terre rare possono migliorare la capacità di deformazione a freddo del materiale entro un certo intervallo di deformazione (<14%).
02Influenza sulla resistenza all'usura
Gli elementi di terre rare e rame possono formare composti intermetallici con maggiore durezza e distribuzione uniforme. Questi composti diventano resistenza al movimento delle lussazioni; e le terre rare possono effettivamente migliorare la forma di esistenza e la distribuzione delle inclusioni, ridurre la possibilità di indebolimento dei bordi dei grani e ridurre la possibilità di fessurazioni lungo i bordi dei grani quando sottoposti a carico, migliorando così la resistenza all'usura.
L'ottone fuso contenente terre rare ha elevata durezza, buona plasticità e tenacità, che possono abbreviare la fase di rodaggio ed estendere la fase di usura stabile, riducendo così l'usura e prolungando la durata del pezzo. L'aggiunta di Ce e B al bronzo all'alluminio ad alto contenuto di manganese può ridurre l'attrito a secco e l'usura di circa il 20% e l'attrito e l'usura della lubrificazione di circa il 50%.
03Effetti sulle proprietà meccaniche e sulla conduttività elettrica
L'influenza delle terre rare sulle proprietà meccaniche del rame e delle leghe di rame si riflette principalmente in durezza, resistenza, plasticità, ecc. Quando il contenuto di terre rare nel rame puro è compreso tra {{0}},1% e {{ 4}}.2%, la forza aumenta notevolmente e quando è superiore allo 0,2%, la forza aumenta lentamente.
Il meccanismo dell'influenza delle terre rare sulla conduttività del rame e delle leghe di rame è generalmente considerato il seguente: da un lato, l'effetto di raffinazione delle terre rare affina i grani di rame, aumenta i bordi dei grani e aumenta la probabilità di dispersione elettrica, con conseguente con un aumento della resistività e una diminuzione della conduttività. D’altra parte, l’effetto purificante delle terre rare riduce le impurità nel rame, indebolisce la distorsione del reticolo, riduce la probabilità di diffusione degli elettroni e migliora la conduttività.
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4. Conclusione
Le terre rare possono purificare la struttura, affinare la struttura e modificare la distribuzione delle inclusioni nel rame e nelle leghe di rame, migliorando così le prestazioni di lavorazione, la resistenza alla corrosione e all'usura, le proprietà meccaniche e la conduttività elettrica. Pertanto, le terre rare possono migliorare il rame e le leghe di rame. le prestazioni hanno posto più aspettative.
Sebbene molti materiali di rame e leghe di rame contenenti terre rare con importanza industriale e valore pratico siano stati sviluppati con successo, più rame e leghe di rame non hanno ancora utilizzato terre rare, quindi è necessario sviluppare più rame e leghe di rame contenenti terre rare. Nuovi materiali in lega consentono una gamma più ampia di applicazioni delle terre rare nel rame e nelle leghe di rame, consentendo la produzione industriale. I tipi di additivi per terre rare o prodotti di leghe madri devono essere più serializzati e parametri come i metodi di aggiunta e le condizioni di processo devono essere più perfetti.
Attualmente molti studi sono ancora in fase sperimentale. Il meccanismo, le regole di influenza, le tecnologie di processo chiave e altre questioni legate alla capacità delle terre rare di migliorare le proprietà del rame e delle leghe di rame devono ancora essere esplorati ulteriormente. Per sfruttare appieno i vantaggi delle risorse delle terre rare del mio paese, è necessario rafforzare la ricerca applicativa e la ricerca teorica di base sulle terre rare nel rame e nelle leghe di rame, al fine di promuovere il progresso della tecnologia di applicazione delle terre rare ed espandere il campo di applicazione delle terre rare.
