บทความเชิงลึกที่ดี คุณรู้เกี่ยวกับผลกระทบของธาตุหายากที่มีต่อทองแดงและโลหะผสมทองแดงหรือไม่?
1.ทองแดงที่หายาก
โลหะผสมทองแดงและทองแดงมีคุณสมบัติพิเศษหลายประการ เช่น การนำไฟฟ้าและความร้อนที่ดีเยี่ยม ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดี ไม่เป็นแม่เหล็ก และป้องกันการกัดกร่อนต่อจุลินทรีย์และสาหร่ายในน้ำ การแปรรูปพลาสติกที่ง่ายดาย และการเชื่อมที่ดี และหล่อได้ง่าย ได้กลายเป็นวัสดุที่สำคัญในอุตสาหกรรมสมัยใหม่ และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ ระบบเครื่องกลไฟฟ้า การบิน การบินและอวกาศ และภาคส่วนอื่นๆ
ธาตุหายากมีคุณสมบัติเป็นโลหะโดยทั่วไปและมีคุณสมบัติทางเคมีอย่างมาก พวกมันสามารถโต้ตอบกับองค์ประกอบเกือบทั้งหมดยกเว้นก๊าซเฉื่อย พวกมันคือ "โมโนโซเดียมกลูตาเมต" ในอุตสาหกรรมโลหะวิทยา
การใช้ธาตุหายากในทองแดงและโลหะผสมทองแดงได้รับความสนใจอย่างกว้างขวางจากคนงานด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในประเทศต่างๆ ในช่วงทศวรรษ 1950 และปัจจุบันได้กลายเป็นจุดสนใจด้านการวิจัย ประเทศของฉันเริ่มวิจัยเกี่ยวกับการใช้ธาตุหายากในทองแดงและโลหะผสมทองแดงในช่วงต้นทศวรรษ 1960 การวิจัยในเวลานั้นมุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงคุณสมบัติการประมวลผลแบบร้อนและเย็น ความต้านทานการกัดกร่อน และความต้านทานการสึกหรอของทองแดงและโลหะผสมทองแดง และบรรลุผลที่มีคุณค่าในทางปฏิบัติบางส่วนได้รับ แต่การศึกษาเหล่านี้มีความก้าวหน้าอย่างช้าๆ และมีไม่มาก พื้นที่ของการพัฒนาและการประยุกต์
2. ผลกระทบของธาตุหายากต่อโครงสร้างของทองแดงและโลหะผสมทองแดง
01ทำให้เนื้อเยื่อบริสุทธิ์
มีสองวิธีหลักในการชำระล้างโครงสร้างทองแดงและโลหะผสมทองแดงด้วยธาตุหายาก:
(1) ธาตุหายากมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับออกซิเจนและซัลเฟอร์ ทำให้เกิดสารประกอบของธาตุหายากที่มีจุดหลอมเหลวสูงกว่า มีความเสถียรทางความร้อนสูง และความถ่วงจำเพาะต่ำ จึงบรรลุผลจากการกำจัดซัลเฟอร์ไดเซชันและดีออกซิเจน ธาตุหายากสามารถทำปฏิกิริยากับอะตอมไฮโดรเจนได้อย่างง่ายดาย มันทำหน้าที่สร้างไฮไดรด์เสถียรประเภท RH2 หรือ RH3 (R หมายถึงโลหะธาตุหายาก) ไฮไดรด์เหล่านี้ละลายในโลหะผสมทองแดงในรูปของสารละลายของแข็ง ซึ่งจะช่วยขจัดผลกระทบที่เป็นอันตรายของไฮโดรเจน
(2) ธาตุหายากและ Pb, Bi และองค์ประกอบอื่นๆ สร้างสารประกอบอินเตอร์เมทัลลิกที่มีการหลอมละลายสูง โดยมีจุดหลอมเหลวสูงกว่าทองแดง ดังนั้นในระหว่างกระบวนการหลอมและหล่อทองแดง พวกเขาสามารถยังคงอยู่ในสถานะของแข็งและถูกกำจัดออกจากโลหะผสมทองแดงของโลหะเหลวพร้อมกับตะกรันเพื่อให้บรรลุการกำจัด Pb วัตถุประสงค์ของ Bi
รูปภาพ.png
02ปรับแต่งองค์กร
อิทธิพลของธาตุหายากที่มีต่อโครงสร้างจุลภาคของทองแดงและโลหะผสมทองแดงส่วนใหญ่สะท้อนให้เห็นในการทำให้ละเอียดของเมล็ดข้าว การลดหรือกำจัดผลึกเรียงเป็นแนว และการขยายตัวของพื้นที่เมล็ดข้าวที่เท่ากัน
มีมุมมองหลักสามประการเกี่ยวกับกลไกของธาตุหายากที่ปรับแต่งโครงสร้างของทองแดงและโลหะผสมทองแดง:
(1) สร้างนิวเคลียสของผลึกใหม่และยับยั้งการเจริญเติบโตของเมล็ดพืช
(2) ไมโครคริสตัลไลเซชัน
(3) ผลการผสม
รูปภาพ.png
03อิทธิพลของธาตุหายากต่อโครงสร้างการรวม
อิทธิพลของธาตุหายากที่มีต่อโครงสร้างของสารเจือปนส่วนใหญ่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงรูปร่างและการกระจายตัวของสิ่งเจือปน อาการหลักประกอบด้วยสี่ประเภทต่อไปนี้:
(1) ลดหรือกำจัดเดนไดรต์และผลึกเรียงเป็นแนวในโครงสร้างโลหะผสม
(2) ทำให้สิ่งเจือปนบางอย่างในโลหะผสมปรากฏเป็นแถบ แผ่น หรือแม้แต่บล็อก ซึ่งจะช่วยปรับปรุงหรือเพิ่มคุณสมบัติทางกลและการแปรรูปของทองแดงและโลหะผสม
(3) กระจายสิ่งเจือปนที่เป็นอันตรายบางอย่างในโลหะผสมบนปริมาตรขนาดเล็กของโลหะ หรือส่งผลกระทบต่อการแยกส่วนมหภาคของสิ่งเจือปนบางอย่าง ซึ่งนำไปสู่การปรับปรุงคุณสมบัติต่างๆ
(4) สารประกอบที่มีธาตุหายากจะถูกดูดซับบนขอบเกรนของโลหะหรือโลหะผสม ช่วยลดจำนวนสิ่งเจือปนที่เป็นอันตรายที่มีจุดหลอมเหลวต่ำบนขอบเขตเกรนของโลหะผสม จึงทำให้อุณหภูมิที่เปราะบางของโลหะผสมลดลง
รูปภาพ.png
3. ผลกระทบของธาตุหายากต่อคุณสมบัติของทองแดงและโลหะผสมทองแดง
01อิทธิพลต่อประสิทธิภาพการประมวลผล
การเพิ่มโลหะหายากเอิร์ธในปริมาณที่เหมาะสมลงในโลหะผสมทองแดงสามารถปรับปรุงคุณสมบัติการหล่อของทองแดงและโลหะผสมทองแดงได้ สำหรับโลหะผสมทองแดงประเภทต่างๆ การไหลสามารถเพิ่มขึ้นได้ 30% ถึง 40% หลังจากเติมธาตุหายาก
การเพิ่มธาตุหายากผสม {{0}.01% ถึง 0.03% สามารถเพิ่มการยืดตัวที่อุณหภูมิสูงของทองเหลืองตะกั่วที่เสียรูปได้อย่างมาก ปรับปรุงประสิทธิภาพการประมวลผลที่ร้อน และลดหรือกำจัดการแตกร้าวจากการรีดร้อน การกำจัดสิ่งเจือปนด้วยธาตุหายากจะเพิ่มความแข็งแกร่งของขอบเขตของเมล็ดพืช และลดจำนวนขั้นตอนการเกิดการเปราะ ซึ่งส่งผลให้อุณหภูมิสูง σb และ δ ของโลหะผสมทองแดง การเพิ่มธาตุหายากสามารถลดค่าความเค้นตกค้างได้ และธาตุหายากสามารถปรับปรุงความสามารถในการเปลี่ยนรูปเย็นของวัสดุภายในช่วงการเปลี่ยนรูปที่แน่นอน (<14%).
02อิทธิพลต่อความต้านทานการสึกหรอ
ธาตุหายากและธาตุทองแดงสามารถก่อตัวเป็นสารประกอบระหว่างโลหะซึ่งมีความแข็งสูงกว่าและกระจายตัวสม่ำเสมอกัน สารประกอบเหล่านี้จะต้านทานการเคลื่อนที่ของการเคลื่อนที่ และธาตุหายากสามารถปรับปรุงรูปแบบการดำรงอยู่และการกระจายตัวของสิ่งเจือปนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ลดความเป็นไปได้ที่ขอบเขตของเมล็ดข้าวจะอ่อนลง และลดโอกาสที่จะแตกร้าวตามแนวขอบเขตของเมล็ดพืชเมื่ออยู่ภายใต้ภาระ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงความต้านทานการสึกหรอ
ทองเหลืองหล่อที่มีแรร์เอิร์ธมีความแข็งสูง มีความเป็นพลาสติกและมีความเหนียวสูง ซึ่งสามารถลดระยะการรันอินและยืดระยะการสึกหรอได้อย่างมั่นคง จึงช่วยลดการสึกหรอและยืดอายุการใช้งานของชิ้นงานได้ การเพิ่ม Ce และ B ลงในทองแดงอลูมิเนียมแมงกานีสสูงสามารถลดแรงเสียดทานและการสึกหรอแบบแห้งได้ประมาณ 20% และลดแรงเสียดทานและการสึกหรอจากการหล่อลื่นได้ประมาณ 50%
03ผลกระทบต่อคุณสมบัติทางกลและการนำไฟฟ้า
อิทธิพลของธาตุหายากที่มีต่อคุณสมบัติทางกลของทองแดงและโลหะผสมทองแดงส่วนใหญ่จะสะท้อนให้เห็นในความแข็ง ความแข็งแรง ความเป็นพลาสติก ฯลฯ เมื่อปริมาณธาตุหายากในทองแดงบริสุทธิ์อยู่ที่ {{0}}.1% ถึง {{ 4}}.2% ความแรงจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก และเมื่อสูงกว่า 0.2% ความแรงจะเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ
กลไกของอิทธิพลของธาตุหายากที่มีต่อการนำไฟฟ้าของทองแดงและโลหะผสมของทองแดงนั้นโดยทั่วไปถือว่าเป็น: ในด้านหนึ่ง ผลการกลั่นของธาตุหายากจะขัดเกลาเมล็ดทองแดง เพิ่มขอบเขตของเมล็ดพืช และเพิ่มความน่าจะเป็นของการกระเจิงทางไฟฟ้า ส่งผลให้ ในการเพิ่มความต้านทานและการนำไฟฟ้าลดลง ในทางกลับกัน ผลการทำให้บริสุทธิ์ของธาตุหายากจะช่วยลดสิ่งเจือปนในทองแดง ลดความผิดเพี้ยนของโครงตาข่าย ลดความน่าจะเป็นของการกระเจิงของอิเล็กตรอน และปรับปรุงการนำไฟฟ้า
รูปภาพ.png
4 บทสรุป
ธาตุหายากสามารถทำให้โครงสร้างบริสุทธิ์ ปรับแต่งโครงสร้าง และเปลี่ยนการกระจายตัวของการรวมตัวในทองแดงและโลหะผสมทองแดง ซึ่งจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการประมวลผล ความต้านทานการกัดกร่อนและการสึกหรอ คุณสมบัติทางกล และการนำไฟฟ้า ดังนั้นธาตุหายากจึงสามารถปรับปรุงโลหะผสมทองแดงและทองแดงได้ ประสิทธิภาพการทำงานมีความคาดหวังมากขึ้น
แม้ว่าวัสดุโลหะผสมทองแดงและทองแดงที่ประกอบด้วยธาตุหายากซึ่งมีความสำคัญทางอุตสาหกรรมและคุณค่าในทางปฏิบัติได้รับการพัฒนาอย่างประสบความสำเร็จ แต่โลหะผสมทองแดงและทองแดงจำนวนมากยังไม่ได้ใช้ธาตุหายาก ดังนั้นจึงจำเป็นต้องพัฒนาทองแดงและโลหะผสมทองแดงที่ประกอบด้วยธาตุหายากมากขึ้น วัสดุโลหะผสมใหม่ช่วยให้สามารถประยุกต์ใช้ธาตุหายากในโลหะผสมทองแดงและทองแดงได้หลากหลายขึ้น ทำให้เกิดการผลิตทางอุตสาหกรรม ประเภทของสารเติมแต่งธาตุหายากหรือผลิตภัณฑ์มาสเตอร์อัลลอยด์จะต้องมีการซีเรียลไลซ์มากขึ้น และพารามิเตอร์ เช่น การเพิ่มวิธีการและสภาวะของกระบวนการ จำเป็นต้องสมบูรณ์แบบมากขึ้น
ปัจจุบันการศึกษาจำนวนมากยังอยู่ในขั้นทดลอง กลไก กฎเกณฑ์ที่มีอิทธิพล เทคโนโลยีกระบวนการที่สำคัญ และประเด็นอื่นๆ ของความสามารถของธาตุหายากในการปรับปรุงคุณสมบัติของทองแดงและโลหะผสมทองแดง ยังคงต้องมีการสำรวจเพิ่มเติม เพื่อใช้ประโยชน์จากทรัพยากรหายากในประเทศของฉันอย่างเต็มที่ จำเป็นต้องเสริมสร้างการวิจัยการใช้งานและการวิจัยทางทฤษฎีพื้นฐานของธาตุหายากในโลหะผสมทองแดงและทองแดง เพื่อส่งเสริมความก้าวหน้าของเทคโนโลยีการประยุกต์ใช้แร่หายากและขยาย ขอบเขตการใช้งานของธาตุหายาก
