Ikerketa zabalak egin dira lur arraroen elementuak (REE) 7xxx, 5xxx eta 2xxx serieko aluminiozko aleazioetan gehitzeko, eta efektu nabarmenak erakutsi dira. Bereziki, 7xxx serieko aluminiozko aleazioek, aleazio-elementu anitz dituztenek, askotan segregazio larria izaten dute urtzean eta galdaketan, eta horrek fase eutektiko kopuru esanguratsuak eratzea eragiten du. Horrek gogortasuna eta korrosioarekiko erresistentzia murrizten ditu, aleazioaren errendimendu orokorra arriskuan jarriz. Lur arraroen elementuak aluminiozko aleazio oso aleatuetan sartzeak aleak findu, segregazioa murriztu eta matrizea purifikatu dezake, eta horrela mikroegitura eta propietate orokorrak hobetu.
Duela gutxi, superplastikozko ale-fingailu mota batek arreta piztu du. Fingailu hauek La eta Ce bezalako lur arraroen elementuak erabiltzen dituzte ale eta azpialeen mugen ahultzea areagotzeko. Horrek ez ditu aleak fintzen bakarrik, baita prezipitatuen sakabanaketa uniformea sustatzen ere, birkristalizazioa murrizten du eta aleazioaren duktibilitatea nabarmen hobetzen du, azken finean estrusio-prozesuetan produktibitatea handituz.
7xxx serieko aluminiozko aleazioetan, lur arraroen elementuak hiru modutan gehitzen dira normalean:
1. Lur arraroen elementuak bakarrik;
2. Zr eta lur arraroen elementuen konbinazioa;
3. Zr, Cr eta lur arraroen elementuen konbinazioa.
Lur arraroen elementuen edukia normalean % 0,1-0,5 pisuan kontrolatzen da.
Lur Arraroen Elementuen Mekanismoak
La, Ce, Sc, Er, Gd eta Y bezalako lur arraroen elementuek aluminiozko aleazioetan hainbat mekanismoren bidez laguntzen dute:
Alearen fintzea: Lur arraroen elementuek nukleazio gune heterogeneo gisa jokatzen duten prezipitatu uniformeki banatuak eratzen dituzte, egitura dendritikoak ale fin ekuiardatz bihurtuz, eta horrek erresistentzia eta harikortasuna hobetzen ditu.
Segregazioaren ezabapena: Urtzean eta solidotzean zehar, lur arraroek elementuen banaketa uniformeagoa sustatzen dute, eutektikoen eraketa murrizten dute eta matrizearen dentsitatea handitzen dute.
Matrizearen purifikazioa: Y, La eta Ce-k urtutako materialaren ezpurutasunekin (O, H, N, S) erreakzionatu dezakete konposatu egonkorrak sortzeko, gas edukia eta inklusioak murriztuz, eta horrek aleazioaren kalitatea hobetzen du.
Birkristalizazio-portaeraren aldaketa: Lur arraroetako elementu batzuek aleen eta azpialeen mugak finkatu ditzakete, dislokazio-muga eta aleen mugen migrazioa inhibituz. Horrek birkristalizazioa atzeratzen du eta azpialeen egitura finak mantentzen ditu prozesamendu termikoan zehar, erresistentzia eta korrosioarekiko erresistentzia hobetuz.
Lur Arraroen Elementu Gakoak eta Haien Efektuak
Eskandioa (Sc)
Sc-k lur arraroen elementuen artean erradio atomiko txikiena du eta trantsizio-metala ere bada. Oso eraginkorra da deformatutako aluminiozko aleazioen propietateak hobetzeko.
Aluminiozko aleazioetan, Sc Al₃Sc koherente gisa prezipitatzen da, birkristalizazio-tenperatura handituz eta alearen loditzea eragotziz.
Zr-rekin konbinatzen direnean, tenperatura altuko Al₃(Sc,Zr) partikulak sortzen dira, ale fin ekuardatzak sustatuz eta dislokazioen mugimendua eta ale-mugaren migrazioa oztopatuz. Horrek erresistentzia, nekearekiko erresistentzia eta tentsio-korrosioaren errendimendua hobetzen ditu.
Sc gehiegi izateak Al₃(Sc,Zr) partikula lodiak sor ditzake, birkristaltzeko gaitasuna, erresistentzia eta harikortasuna murriztuz.
Erbioa (Er)
Er-k Sc-ren antzera jokatzen du, baina kostu-eraginkorragoa da.
7xxx serieko aleazioetan, Er gehikuntza egokiek aleak fintzen dituzte, dislokazioen mugimendua eta ale-mugen migrazioa inhibitzen dituzte, birkristalizazioa murrizten dute eta erresistentzia hobetzen dute.
Zr-rekin batera gehitzen denean, Al₃(Er,Zr) partikulak sortzen dira, Al₃Er bakarrik baino termikoki egonkorragoak direnak, birkristalizazio-ezabatze hobea ahalbidetuz.
Gehiegizko Er-ak Al₈Cu₄Er faseak sor ditzake, erresistentzia eta harikortasuna murriztuz.
Gadolinioa (Gd)
Gd gehikuntza moderatuek aleak fintzen dituzte, indarra eta harikortasuna handitzen dituzte, eta Zn, Mg eta Cu-ren disolbagarritasuna hobetzen dute matrizean.
Sortzen den Al₃(Gd,Zr) faseak dislokazioak eta azpialeen mugak finkatzen ditu, birkristalizazioa oztopatzen duelarik. Film aktibo bat ere sortzen da aleen gainazalean, eta horrek are gehiago mugatzen du aleen hazkundea.
Gehiegizko Gd-ak alea loditzea eta propietate mekanikoak hondatzea eragin dezake.
Lantanoa (La), Zerioa (Ce) eta Itrioa (Y)
La-k aleak fintzen ditu, oxigeno edukia murrizten du eta film aktibo bat sortzen du aleen gainazalean hazkundea inhibitzeko.
La eta Ce-k GP zona eta η′ faseko prezipitazioa sustatzen dute, matrizearen indarra eta korrosioarekiko erresistentzia hobetuz.
Y-k matrizea purifikatzen du, aleazio-elementu nagusiak soluzio solidoan disolbatzea oztopatzen du, nukleazioa sustatzen du eta ale-mugen eta barnealdeen arteko potentzial-diferentziak murrizten ditu, korrosioarekiko erresistentzia hobetuz.
Gehiegizko La, Ce edo Y-k konposatu bloketsu lodiak sor ditzake, eta horrek harikortasuna eta erresistentzia murrizten ditu.
Lur arraroen elementu nagusien propietateak eta haien ezaugarriak aluminioan
Argitaratze data: 2025eko abuztuak 21
