Una ricerca approfondita hè stata realizata nantu à l'aghjunta di elementi di terre rare (REE) à e leghe d'aluminiu di e serie 7xxx, 5xxx è 2xxx, mustrendu effetti notevuli. In particulare, e leghe d'aluminiu di a serie 7xxx, chì cuntenenu parechji elementi di lega, spessu sperimentanu una segregazione severa durante a fusione è a colata, purtendu à a furmazione di quantità significative di fasi eutettiche. Questu riduce a tenacità è a resistenza à a corrosione, compromettendu e prestazioni generali di a lega. L'incorporazione di elementi di terre rare in leghe d'aluminiu altamente legate pò affinà i grani, supprime a segregazione è purificà a matrice, migliurendu cusì a microstruttura è e proprietà generali.
Recentemente, un tipu di raffinatore di grani superplastici hà suscitatu attenzione. Quessi raffinatori sfruttanu elementi di terre rare cum'è La è Ce per aumentà l'indebulimentu di i cunfini di i grani è di i sottograni. Questu ùn solu raffina i grani, ma prumove ancu una dispersione uniforme di precipitati, sopprime a ricristallizazione è migliora significativamente a duttilità di a lega, aumentendu infine a produttività in i prucessi di estrusione.
In e leghe d'aluminiu di a serie 7xxx, l'elementi di terre rare sò generalmente aghjunti in trè modi:
1. Elementi di terre rare solu;
2. Cumbinazione di Zr è elementi di terre rare;
3. Cumbinazione di Zr, Cr è elementi di terre rare.
U cuntenutu tutale di elementi di terre rare hè generalmente cuntrullatu trà 0,1 è 0,5% in pesu.
Meccanismi di l'Elementi di a Terra Rara
L'elementi di terre rare cum'è La, Ce, Sc, Er, Gd è Y cuntribuiscenu à e leghe d'aluminiu per mezu di parechji meccanismi:
Raffinazione di i grani: L'elementi di terre rare formanu precipitati distribuiti uniformemente chì agiscenu cum'è siti di nucleazione eterogenei, cunvertendu e strutture dendritiche in grani fini equiassiali, ciò chì migliora a resistenza è a duttilità.
Soppressione di a segregazione: Durante a fusione è a solidificazione, l'elementi di terre rare prumove una distribuzione più uniforme di l'elementi, riducenu a furmazione eutettica è aumentanu a densità di a matrice.
Purificazione di a matrice: Y, La è Ce ponu reagisce cù l'impurità in a fusione (O, H, N, S) per furmà cumposti stabili, riducendu u cuntenutu di gas è l'inclusioni, ciò chì migliora a qualità di a lega.
Mudificazione di u cumpurtamentu di ricristallizazione: Certi elementi di terre rare ponu bluccà i limiti di i grani è di i sottograni, inibendu u muvimentu di dislocazione è a migrazione di i limiti di i grani. Questu ritarda a ricristallizazione è priserva e strutture fini di i sottograni durante u trattamentu termicu, migliurendu sia a resistenza sia a resistenza à a corrosione.
Elementi chjave di a Terra Rara è i so effetti
Scandiu (Sc)
Sc hà u raghju atomicu u più chjucu trà l'elementi di terre rare è hè ancu un metallu di transizione. Hè assai efficace per migliurà e proprietà di e leghe d'aluminiu deformate.
In e leghe d'aluminiu, Sc precipita cum'è Al₃Sc coerente, aumentendu a temperatura di ricristallizazione è supprimendu l'ingrossamentu di i grani.
Quandu si combina cù Zr, si formanu particelle di Al₃(Sc,Zr) stabili à alta temperatura, chì prumove grani fini equiassiali è impediscenu u muvimentu di dislocazione è a migrazione di i limiti di i grani. Questu migliora a resistenza, a resistenza à a fatica è e prestazioni di corrosione da stress.
Un Sc eccessivu pò purtà à particelle grossolane di Al₃(Sc,Zr), riducendu a capacità di ricristallizazione, a forza è a duttilità.
Erbiu (Er)
Er agisce in modu simile à Sc ma hè più economicu.
In e leghe di a serie 7xxx, l'aggiunte di Er adatte affinanu i grani, inibiscenu u muvimentu di dislocazione è a migrazione di i limiti di i grani, sopprimenu a ricristallizazione è aumentanu a resistenza.
Quandu sò aghjunti cù Zr, si formanu particelle di Al₃(Er,Zr), chì sò più stabili termicamente chè Al₃Er solu, furnendu una megliu soppressione di a ricristallizazione.
Un eccessu di Er pò pruduce fasi di Al₈Cu₄Er, riducendu sia a forza sia a duttilità.
Gadolinium (Gd)
L'aghjunzioni moderate di Gd affinanu i grani, aumentanu a resistenza è a duttilità, è migliuranu a solubilità di Zn, Mg è Cu in a matrice.
A fase Al₃(Gd,Zr) risultante blocca e dislocazioni è i limiti di i sottograni, supprimendu a ricristallizazione. Un film attivu si forma ancu nantu à e superfici di i grani, limitendu ulteriormente a crescita di i grani.
Un eccessu di Gd pò causà l'ingrossamentu di i grani è deterioramentu di e proprietà meccaniche.
Lantaniu (La), Ceriu (Ce) è Ittriu (Y)
La raffina i grani, riduce u cuntenutu d'ossigenu è forma una pellicola attiva nantu à e superfici di i grani per impedisce a crescita.
La è Ce prumove a zona GP è a precipitazione di a fase η′, migliurendu a resistenza di a matrice è a resistenza à a corrosione.
Y purifica a matrice, impedisce a dissoluzione di i principali elementi di lega in a soluzione solida, prumove a nucleazione è riduce e differenze potenziali trà i limiti di i grani è l'interni, aumentendu a resistenza à a corrosione.
Un eccessu di La, Ce, o Y pò purtà à cumposti blocchi grossi, chì riducenu a duttilità è a resistenza.
Proprietà di i principali elementi di terre rare è e so caratteristiche in aluminiu
Data di publicazione: 21 d'aostu 2025
