مقالة متعمقة جيدة، هل تعرف تأثيرات العناصر الأرضية النادرة على النحاس وسبائك النحاس؟
1. النحاس الأرضي النادر
تتمتع سبائك النحاس والنحاس بسلسلة من الخصائص الخاصة مثل التوصيل الكهربائي والحراري الممتاز، ومقاومة التآكل الجيدة، وعدم المغناطيسية ومقاومة التآكل للكائنات الحية الدقيقة والطحالب في الماء، وسهولة معالجة البلاستيك وقابلية اللحام الجيدة، كما أنها سهلة الصب. لقد أصبحت مادة مهمة في الصناعة الحديثة وتستخدم على نطاق واسع في الإلكترونيات والكهروميكانيكية والطيران والفضاء وغيرها من القطاعات.
العناصر الأرضية النادرة لها خواص معدنية نموذجية وهي نشطة للغاية في الخواص الكيميائية. يمكنها التفاعل مع جميع العناصر تقريبًا باستثناء الغازات الخاملة. هم "الغلوتامات أحادية الصوديوم" في صناعة المعادن.
لقد اجتذب استخدام الأتربة النادرة في النحاس وسبائك النحاس اهتمامًا واسع النطاق من العاملين في المجال العلمي والتكنولوجي في مختلف البلدان في الخمسينيات من القرن العشرين، وأصبح الآن نقطة بحثية ساخنة. بدأت بلادي أبحاثًا حول استخدام العناصر الأرضية النادرة في النحاس وسبائكه منذ ستينيات القرن الماضي. ركزت الأبحاث في ذلك الوقت بشكل أكبر على تحسين خصائص المعالجة الساخنة والباردة، ومقاومة التآكل ومقاومة التآكل للنحاس وسبائك النحاس، وتم الحصول على بعض النتائج ذات القيمة العملية، لكن هذه الدراسات كانت تتقدم ببطء، وليس هناك الكثير مجالات التطوير والتطبيق.
2. تأثير الأتربة النادرة على بنية النحاس وسبائكه
01تنقية الأنسجة
هناك طريقتان رئيسيتان لتنقية هياكل النحاس وسبائك النحاس باستخدام الأتربة النادرة:
(1) تتمتع الأتربة النادرة بألفة قوية مع الأكسجين والكبريت، مما يشكل مركبات أرضية نادرة ذات نقاط انصهار أعلى، واستقرار حراري قوي، وجاذبية نوعية صغيرة، وبالتالي تحقيق تأثيرات إزالة الكبريت وإزالة الأكسجين؛ يمكن للعناصر الأرضية النادرة أن تتفاعل بسهولة مع الهيدروجين الذري. إنه يعمل على توليد هيدريد مستقر من نوع RH2 أو RH3 (يمثل R معدنًا ترابيًا نادرًا). يتم إذابة هذه الهيدريدات في سبائك النحاس على شكل محلول صلب، وبالتالي القضاء على الآثار الضارة للهيدروجين.
(2) تولد الأتربة النادرة والرصاص والثنائي والعناصر الأخرى مركبات بين معدنية عالية الذوبان مع نقطة انصهار أعلى من النحاس. لذلك، أثناء عملية صهر النحاس وصبه، يمكن أن تظل في حالة صلبة ويتم التخلص منها من سبائك النحاس المعدنية السائلة مع الخبث لتحقيق إزالة الرصاص، والغرض من Bi.
image.png
02 تحسين التنظيم
ينعكس تأثير الأتربة النادرة على البنية المجهرية للنحاس وسبائك النحاس بشكل رئيسي في صقل الحبوب، وتقليل أو إزالة البلورات العمودية، وتوسيع مناطق الحبوب متساوية المحاور.
هناك ثلاث وجهات نظر رئيسية حول آلية تكرير الأتربة النادرة لبنية النحاس وسبائك النحاس:
(1) تكوين نواة بلورية جديدة وتثبيط نمو الحبوب.
(2) التبلور الدقيق.
(3) تأثير صناعة السبائك.
image.png
03تأثير الأتربة النادرة على هيكل التضمين
إن تأثير الأتربة النادرة على بنية الشوائب يتمثل بشكل أساسي في تغيير شكل وتوزيع الشوائب. وتشمل مظاهره الرئيسية الأنواع الأربعة التالية:
(1) تقليل أو إزالة التشعبات والبلورات العمودية في هيكل السبائك.
(2) ظهور شوائب معينة في السبيكة على شكل شرائح أو صفائح أو حتى كتل، وبالتالي تحسين أو تعزيز الخواص الميكانيكية والمعالجة للنحاس وسبائكه.
(3) إعادة توزيع بعض الشوائب الضارة في السبيكة على الحجم المجهري للمعدن، أو التأثير على الفصل الكلي لبعض الشوائب، مما يؤدي إلى تحسين الخصائص المختلفة.
(4) يتم امتصاص المركبات التي تحتوي على أتربة نادرة على حدود حبيبات المعادن أو السبائك، مما يقلل من عدد الشوائب الضارة ذات نقطة الانصهار المنخفضة على حدود حبيبات السبائك، وبالتالي إضعاف هشاشة السبائك ذات درجة الحرارة العالية.
image.png
3. تأثير الأتربة النادرة على خواص النحاس وسبائك النحاس
01 التأثير على أداء المعالجة
إن إضافة كمية مناسبة من المعادن الأرضية النادرة إلى سبائك النحاس يمكن أن يحسن خصائص صب النحاس وسبائك النحاس. بالنسبة لأنواع مختلفة من سبائك النحاس، يمكن زيادة السيولة بنسبة 30% إلى 40% بعد إضافة أتربة نادرة.
يمكن أن تؤدي إضافة {{0}}.01% إلى 0.03% من الأتربة النادرة المختلطة إلى زيادة كبيرة في استطالة نحاس الرصاص المشوه عند درجة الحرارة العالية، وتحسين أداء المعالجة الساخنة، وتقليل التشقق المتدحرج على الساخن أو القضاء عليه. تؤدي إزالة الشوائب بواسطة العناصر الأرضية النادرة إلى زيادة قوة حدود الحبوب وتقليل عدد مراحل التقصف، وبالتالي زيادة درجة الحرارة المرتفعة σb وδ لسبائك النحاس. يمكن أن تؤدي إضافة الأتربة النادرة إلى تقليل قيمة الإجهاد المتبقي، كما يمكن للأتربة النادرة تحسين قدرة التشوه البارد للمادة ضمن نطاق تشوه معين (<14%).
02التأثير على مقاومة التآكل
يمكن للعناصر الأرضية النادرة والنحاس أن تشكل مركبات بين المعادن ذات صلابة أعلى وتوزيع متساوٍ. تصبح هذه المركبات مقاومة لحركة الخلع؛ والأتربة النادرة يمكن أن تحسن بشكل فعال شكل الوجود وتوزيع الشوائب، وتقلل من احتمالية إضعاف حدود الحبوب، وتقلل من فرصة التشقق على طول حدود الحبوب عند تعرضها للحمل، وبالتالي تحسين مقاومة التآكل.
يحتوي النحاس المصبوب الذي يحتوي على أتربة نادرة على صلابة عالية، ومرونة جيدة، ومتانة، والتي يمكن أن تقصر مرحلة التشغيل وتمديد مرحلة التآكل المستقر، وبالتالي تقليل التآكل وإطالة عمر خدمة قطعة العمل. يمكن أن تؤدي إضافة Ce وB إلى برونز الألومنيوم عالي المنغنيز إلى تقليل الاحتكاك الجاف والتآكل بحوالي 20% واحتكاك التشحيم والتآكل بحوالي 50%.
03التأثيرات على الخواص الميكانيكية والتوصيل الكهربائي
ينعكس تأثير الأتربة النادرة على الخواص الميكانيكية للنحاس وسبائك النحاس بشكل أساسي في الصلابة والقوة واللدونة وما إلى ذلك. عندما يكون محتوى الأتربة النادرة في النحاس النقي {{0}}.1% إلى {{ 4}}.2% تزداد القوة بشكل كبير، وعندما تزيد عن 0.2% تزيد القوة ببطء.
تعتبر آلية تأثير الأتربة النادرة على موصلية النحاس وسبائك النحاس بشكل عام كما يلي: من ناحية، يؤدي تأثير تكرير الأتربة النادرة إلى تحسين حبيبات النحاس، وزيادة حدود الحبوب، وزيادة احتمالية التشتت الكهربائي، مما ينتج عنه في زيادة المقاومة وانخفاض في الموصلية. من ناحية أخرى، فإن تأثير تنقية الأتربة النادرة يقلل من الشوائب في النحاس، ويضعف تشويه الشبكة، ويقلل من احتمالية تشتت الإلكترون، ويحسن الموصلية.
image.png
4. الخلاصة
يمكن للأتربة النادرة تنقية الهيكل، وتحسين الهيكل، وتغيير توزيع الشوائب في النحاس وسبائك النحاس، وبالتالي تحسين أداء المعالجة، ومقاومة التآكل والتآكل، والخواص الميكانيكية، والتوصيل الكهربائي. ولذلك، يمكن للأتربة النادرة تحسين النحاس وسبائك النحاس. لقد وضع الأداء المزيد من التوقعات.
على الرغم من أنه تم بنجاح تطوير العديد من مواد النحاس وسبائك النحاس النادرة المحتوية على الأرض ذات الأهمية الصناعية والقيمة العملية، إلا أن المزيد من النحاس وسبائك النحاس لم تستخدم بعد أتربة نادرة، لذلك يلزم تطوير المزيد من النحاس وسبائك النحاس النادرة المحتوية على الأرض. تتيح مواد السبائك الجديدة نطاقًا أوسع من تطبيقات العناصر الأرضية النادرة في النحاس وسبائك النحاس، مما يتيح الإنتاج الصناعي. يجب أن تكون أنواع الإضافات الأرضية النادرة أو منتجات السبائك الرئيسية أكثر تسلسلاً، ويجب أن تكون المعلمات مثل طرق الإضافة وظروف العملية أكثر مثالية.
وفي الوقت الحاضر، لا تزال العديد من الدراسات في المرحلة التجريبية. لا تزال الآلية وقواعد التأثير وتقنيات المعالجة الرئيسية والقضايا الأخرى المتعلقة بقدرة الأرض النادرة على تحسين خصائص النحاس وسبائك النحاس بحاجة إلى مزيد من الاستكشاف. من أجل إفساح المجال كاملاً لمزايا موارد الأرض النادرة في بلدي، من الضروري تعزيز البحوث التطبيقية والأبحاث النظرية الأساسية للأتربة النادرة في النحاس وسبائك النحاس، من أجل تعزيز تقدم تكنولوجيا تطبيقات الأرض النادرة وتوسيع نطاقها. نطاق تطبيق الأتربة النادرة.
