Wpływ pierwiastków ziem rzadkich na miedź i jej stop

Pierwiastki ziem rzadkich (REE) to w skrócie grupa metali, w tym 17 rodzajów pierwiastków: 15 lantanowców, czyli lantan (La), cer (Ce), praseodym (Pr), neodym (Nd), promet (Pm) , samarium (Sm), europ (UE), gadolin (Gd), terb (Tb), dysproz (Dy), holm (Ho), erb (Er), tul (Tm), iterb (Yb), lutet (Lu) oraz dwa inne elementy skandium (Sc) i itru (Y). Pierwiastki ziem rzadkich są prawie nierozpuszczalne w miedzi, ale dodanie niewielkiej ilości pierwiastków ziem rzadkich, pojedynczych lub zmieszanych, jest korzystne dla mechanicznych właściwości miedzi i ma niewielki wpływ na przewodnictwo miedzi. Takie pierwiastki mogą tworzyć związki o wysokiej temperaturze topnienia z zanieczyszczeniami, takimi jak ołów i bizmut w miedzi, i są rozprowadzane w ziarnach jako drobne kuliste cząstki w celu poprawy plastyczności stopów miedzi w wysokiej temperaturze.

Wyniki eksperymentów pokazują, że dodanie 0.008% zmieszanych metali ziem rzadkich lub Y mniej niż 0. L% miedzi może znacznie poprawić mechaniczne i technologiczne właściwości miedzi. Stopy miedzi zawierające 0.01% ~ 0.15% La mają lepsze właściwości mechaniczne, przewodnictwo i odporność na zmiękczanie niż stopy Cu-0.15ag i są szeroko stosowane w elektronice, petrochemii, metalurgii, maszynach, energetyce, przemyśle lekkim, ochronie środowiska, rolnictwie i innych pola. Dziś omówimy tutaj wpływ pierwiastków ziem rzadkich na miedź i jej stop.

 

Odtleniony i odwodorniony

Silne powinowactwo z tlenem, tlenki ziem rzadkich oferują dobrą stabilność termiczną, stałe produkty odtleniania z miedzią w fazie ciekłej żużla są usuwane. Dodatek metalu ziem rzadkich usuwa oczywiście niewielką ilość tlenu z miedzi i jej stopu. Obliczenia termodynamiczne pokazują, że lantan, cer, prazeodym, rubid są silniejszym odtleniaczem, ich zdolność do odtleniania w wysokiej temperaturze jest znacznie wyższa niż glinu i cyrkonu, również więcej niż berylu, magnezu i wapnia.

Roztwór miedzi jest zasadniczo nierozpuszczalny w N2, CO2 i parze wodnej, ale jest odwrotnie w przypadku O2, SO2 i H2. Z atomami wodoru rozpuszczonymi w stopionej miedzi pierwiastki ziem rzadkich łatwo reagują z wytworzonym stanem atomowym wodoru RH2 typu RH3 oraz stabilnością wodoru (R: pierwiastek ziem rzadkich), który jest silnie egzotermiczną reakcją. Ze względu na niewielką ilość wodoru rozpuszczonego w miedzi, wodór pochłaniany przez pierwiastki ziem rzadkich oraz preferencję R - H jest stanem stałym w miedzi i stopie po dodaniu pierwiastków ziem rzadkich, zawartość wodoru nie zmniejszy się, ale ziemia rzadka utworzyła stabilny stały roztwór, a wodoru można uniknąć pod warunkiem ogrzewania, poprzez redukcję wodoru miedzi w tlenku miedzi w celu wytworzenia pary, która powoduje kruchość wodorową.

Podczas przetwarzania miedzi dodatek pierwiastków ziem rzadkich do rozpuszczonego stopu miedzi może szybko absorbować i rozpuszczać wodór w stanie atomowym, aw pewnych warunkach wodorek o niskiej gęstości i łatwy do unoszenia się na powierzchni roztworu miedzi może być wytwarzany i pod działaniem wysokiej temperatury wodór może zostać ponownie rozłożony lub utleniony do fazy żużlowej.

 

Usuwanie zanieczyszczeń

Ziem rzadkich ma silną aktywność chemiczną i może łączyć się z wieloma topliwymi składnikami, tworząc ogniotrwałe związki binarne lub wielokrotne. Mogą wchodzić w interakcje z pierwiastkami o niskiej temperaturze topnienia: siarką, fosforem, cyną i prowadzić do łączenia się w różnorodne związki ziem rzadkich o wysokiej temperaturze topnienia lub związki metali o różnych stosunkach atomowych, takie jak Ce3Pb (1200 ℃) i BiCe3 (1400 ℃) , który pozostanie ciałem stałym i żużlem razem z ciekłej miedzi, aby osiągnąć cel usuwania zanieczyszczeń.

 

Rafinacja struktury

Pierwiastki ziem rzadkich mogą zmniejszać lub eliminować kryształy kolumnowe, udoskonalać ziarna i rozszerzać obszary kryształów zrównowa onych. Promień atomowy pierwiastków ziem rzadkich (0.174 nm - 0.204 nm) jest o 36% do 60% większy niż miedzi (0.127 nm). Reagują z niektórymi pierwiastkami, tworząc związki o wysokiej temperaturze topnienia zawieszone w roztworze, które zwiększają liczbę ziaren, zmniejszają rozmiar i rozkład rozproszenia, poprawiają plastyczność i wytrzymałość stopu oraz zmniejszają pęknięcia powierzchniowe i inne wady.

Na przykład dodanie pierwiastków ziem rzadkich do stopu miedzi C28000 może udoskonalić ziarna odlewane, co sprzyja przejściu z fazy obojętnej do fazy węglowej podczas wyżarzania rekrystalizacyjnego, poprawiając w ten sposób właściwości mechaniczne mosiądzu C28000 w temperaturze pokojowej.

 

Zmień kształt i rozkład zanieczyszczeń

Pierwiastki ziem rzadkich mogą przekształcić niektóre z pasków, płatków, a nawet blokowe zanieczyszczenia w metalach i stopach w punkcje lub kule. Na przykład włączenia stop miedzi z berylem są najczęściej nieregularnymi kątowymi Cu2O i Cu2S. Kiedy pierwiastek ziem rzadkich wzrasta do 0.05%, część wtrąceń zostaje sferoidyzowana; gdy wzrasta do 0.32%, wszystkie wtrącenia sferoidyzowane. Wreszcie może równomiernie rozprowadzić zanieczyszczenia w krysztale i poprawić kompleksowe właściwości metalu.

 

Podsumowując, dodatek pierwiastków ziem rzadkich do miedzi i stopów miedzi może tworzyć związki o wysokiej temperaturze topnienia z tlenem, siarką, ołowiem, ołowiem itp. W celu usunięcia zanieczyszczeń i oczyszczenia; Może tworzyć stabilny związek z wodorem i rozpuszczać się w miedzi w stanie stałym, unikając „kruchości wodorowej”. Zmieniono morfologię i rozmieszczenie niektórych zanieczyszczeń w celu poprawy struktury metalograficznej, udoskonalenia ziaren, zmniejszenia lub wyeliminowania ziaren kolumnowych oraz rozszerzenia równoosiowego obszaru kryształu. Te połączone zmiany poprawiają właściwości odlewania, przetwarzania, odporności mechanicznej, spawania i odporności na korozję miedzi i jej stopów.