Wat zijn de effecten van zeldzame aardmetalen op koper en koperlegeringen?

Wat zijn de effecten van zeldzame aardmetalen op koper en koperlegeringen?

1. Zeldzaam aardekoper

Koper en koperlegeringen hebben een reeks bijzondere eigenschappen zoals uitstekende elektrische en thermische geleidbaarheid, goede corrosieweerstand, niet-magnetisme en anti-corrosie tegen micro-organismen en algen in water, gemakkelijke kunststofverwerking en goede lasbaarheid, en zijn gemakkelijk te gieten. Het is een belangrijk materiaal geworden in de moderne industrie en wordt veel gebruikt in de elektronica, elektromechanica, luchtvaart, ruimtevaart en andere sectoren.

Zeldzame aardelementen hebben typische metaaleigenschappen en zijn extreem actief in chemische eigenschappen. Ze kunnen interageren met bijna alle elementen behalve inerte gassen. Ze zijn het "mononatriumglutamaat" in de metallurgische industrie.

De toepassing van zeldzame aardmetalen in koper en koperlegeringen heeft in de jaren vijftig brede aandacht getrokken van wetenschappelijke en technologische werkers in verschillende landen, en is nu een hotspot voor onderzoek geworden. mijn land begon al in de jaren zestig met onderzoek naar de toepassing van zeldzame aardmetalen in koper en koperlegeringen. Het onderzoek richtte zich destijds meer op het verbeteren van de warme en koude verwerkingseigenschappen, de corrosieweerstand en de slijtvastheid van koper en koperlegeringen. Er zijn enkele resultaten van praktische waarde verkregen, maar deze onderzoeken vorderen langzaam en er zijn niet veel resultaten geboekt. ontwikkelings- en toepassingsgebieden.

2. Effect van zeldzame aardmetalen op de structuur van koper en koperlegeringen

01Zuiver weefsel

Er zijn twee manieren om koper- en koperlegeringsstructuren met zeldzame aardmetalen te zuiveren:

(1) Zeldzame aardmetalen hebben een sterke affiniteit met zuurstof en zwavel en vormen zeldzame aardverbindingen met hogere smeltpunten, sterke thermische stabiliteit en een klein soortelijk gewicht, waardoor de effecten van ontzwaveling en deoxygenatie worden bereikt; zeldzame aardelementen kunnen gemakkelijk reageren met atomair waterstof. Het werkt om een ​​stabiel hydride van het RH2- of RH3-type te genereren (R staat voor zeldzaam aardmetaal). Deze hydriden worden in de vorm van een vaste oplossing in de koperlegering opgelost, waardoor de schadelijke effecten van waterstof worden geëlimineerd.

(2) Zeldzame aardmetalen en Pb, Bi en andere elementen genereren hoogsmeltende intermetaalverbindingen met een hoger smeltpunt dan koper. Daarom kunnen ze tijdens het smelt- en gietproces van koper in vaste toestand blijven en samen met de slak uit de vloeibare metaalkoperlegering worden geëlimineerd om de verwijdering van Pb te bereiken, het doel van Bi.

afbeelding.png

02Verfijn de organisatie

De invloed van zeldzame aardmetalen op de microstructuur van koper en koperlegeringen wordt voornamelijk weerspiegeld in de verfijning van korrels, de vermindering of eliminatie van kolomvormige kristallen en de uitbreiding van gelijkassige korrelgebieden.

Er zijn drie hoofdvisies op het mechanisme van zeldzame aardmetalen die de structuur van koper en koperlegeringen verfijnen:

(1) Vorm nieuwe kristalkernen en rem de korrelgroei.

(2) Microkristallisatie.

(3) Legeringseffect.

afbeelding.png

03De invloed van zeldzame aardmetalen op de inclusiestructuur

De invloed van zeldzame aardmetalen op de structuur van insluitsels is voornamelijk het veranderen van de vorm en verdeling van onzuiverheden. De belangrijkste manifestaties zijn als volgt:

(1) Verminder of elimineer dendrieten en kolomvormige kristallen in de legeringsstructuur.

(2) Zorg ervoor dat bepaalde onzuiverheden in de legering verschijnen in de vorm van strips, platen of zelfs blokken, waardoor de mechanische en verwerkingseigenschappen van koper en zijn legeringen worden verbeterd of verbeterd.

(3) Bepaalde schadelijke onzuiverheden in de legering opnieuw verdelen over het microscopische volume van het metaal, of de macrosegregatie van bepaalde onzuiverheden beïnvloeden, wat resulteert in de verbetering van verschillende eigenschappen.

(4) Zeldzame aardmetalen bevattende verbindingen worden geadsorbeerd op de korrelgrenzen van metalen of legeringen, waardoor het aantal schadelijke onzuiverheden met een laag smeltpunt op de korrelgrenzen van de legering wordt verminderd, waardoor de brosheid van de legering bij hoge temperaturen wordt verzwakt.

afbeelding.png

3. Effect van zeldzame aardmetalen op de eigenschappen van koper en koperlegeringen

01Invloed op verwerkingsprestaties

Het toevoegen van een geschikte hoeveelheid zeldzame aardmetalen aan koperlegeringen kan de gieteigenschappen van koper en koperlegeringen verbeteren. Voor verschillende soorten koperlegeringen kan de vloeibaarheid na toevoeging van zeldzame aardmetalen met 30% tot 40% worden verhoogd.

Het toevoegen van {0}},01% tot 0,03% gemengde zeldzame aardmetalen kan de verlenging bij hoge temperatuur van vervormd loodmessing aanzienlijk vergroten, de prestaties bij hete verwerking verbeteren en scheuren bij warmwalsen verminderen of elimineren. De verwijdering van onzuiverheden door zeldzame aardelementen verhoogt de sterkte van korrelgrenzen en vermindert het aantal verbrossingsfasen, waardoor de hoge temperatuur σb en δ van koperlegeringen toeneemt. Het toevoegen van zeldzame aarde kan de restspanningswaarde verminderen, en zeldzame aarde kan het koude vervormingsvermogen van het materiaal binnen een bepaald vervormingsbereik verbeteren (<14%).

02Invloed op slijtvastheid

Zeldzame aarde- en koperelementen kunnen intermetaalverbindingen vormen met een hogere hardheid en gelijkmatige verdeling. Deze verbindingen worden weerstand tegen dislocatiebewegingen; en zeldzame aardmetalen kunnen de bestaansvorm en de verdeling van insluitsels effectief verbeteren, de mogelijkheid van verzwakking van korrelgrenzen verminderen en de kans op scheuren langs korrelgrenzen verminderen bij blootstelling aan belasting, waardoor de slijtvastheid wordt verbeterd.

Gegoten messing dat zeldzame aardmetalen bevat, heeft een hoge hardheid, goede plasticiteit en taaiheid, wat de inloopfase kan verkorten en de stabiele slijtagefase kan verlengen, waardoor slijtage wordt verminderd en de levensduur van het werkstuk wordt verlengd. Het toevoegen van Ce en B aan aluminiumbrons met een hoog mangaangehalte kan de droge wrijving en slijtage met ongeveer 20% verminderen en de smeerwrijving en slijtage met ongeveer 50%.

03Effecten op mechanische eigenschappen en elektrische geleidbaarheid

De invloed van zeldzame aardmetalen op de mechanische eigenschappen van koper en koperlegeringen wordt voornamelijk weerspiegeld in hardheid, sterkte, plasticiteit, enz. Wanneer het gehalte aan zeldzame aardmetalen in puur koper {{0}},1% tot {{ 4}}.2%, de sterkte neemt enorm toe, en wanneer deze hoger is dan 0,2%, neemt de sterkte langzaam toe.

Het mechanisme van de invloed van zeldzame aardmetalen op de geleidbaarheid van koper en koperlegeringen wordt algemeen beschouwd als: aan de ene kant verfijnt het raffinerende effect van zeldzame aardmetalen koperkorrels, vergroot het de korrelgrenzen en vergroot het de kans op elektrische verstrooiing, resulterend in in een toename van de weerstand en een afname van de geleidbaarheid. Aan de andere kant vermindert het zuiverende effect van zeldzame aardmetalen de onzuiverheden in koper, verzwakt de roostervervorming, vermindert de kans op elektronenverstrooiing en verbetert de geleidbaarheid.

afbeelding.png

4. Conclusie

Zeldzame aardmetalen kunnen de structuur zuiveren, de structuur verfijnen en de verdeling van insluitsels in koper en koperlegeringen veranderen, waardoor hun verwerkingsprestaties, corrosie- en slijtvastheid, mechanische eigenschappen en elektrische geleidbaarheid worden verbeterd. Daarom kunnen zeldzame aardmetalen koper en koperlegeringen verbeteren. prestaties hebben meer verwachtingen gewekt.

Hoewel veel zeldzame aardmetalen bevattende koper- en koperlegeringsmaterialen met industriële betekenis en praktische waarde met succes zijn ontwikkeld, zijn er nog steeds meer koper- en koperlegeringen die geen gebruik maken van zeldzame aardmetalen, zodat er meer zeldzame aardmetalen bevattende koper en koperlegeringen moeten worden ontwikkeld. Nieuwe legeringsmaterialen maken een breder scala aan toepassingen van zeldzame aardmetalen in koper en koperlegeringen mogelijk, waardoor industriële productie mogelijk wordt. De soorten zeldzame aardadditieven of masterlegeringsproducten moeten meer geserialiseerd worden, en parameters zoals toevoegingsmethoden en procesomstandigheden moeten perfecter zijn.

Momenteel bevinden veel onderzoeken zich nog in de experimentele fase. Het mechanisme, het invloedspatroon, de belangrijkste procestechnologie en andere kwesties die verband houden met het vermogen van zeldzame aardmetalen om de eigenschappen van koper en koperlegeringen te verbeteren, moeten nog verder worden onderzocht. Om de voordelen van de zeldzame aardmetalen in mijn land ten volle te kunnen benutten, is het noodzakelijk het toepassingsonderzoek en het fundamentele theoretische onderzoek van zeldzame aardmetalen in koper en koperlegeringen te versterken, teneinde de vooruitgang van de toepassingstechnologie van zeldzame aardmetalen te bevorderen en de technologie uit te breiden het toepassingsgebied van zeldzame aardmetalen.