ಹೈ-ಎಂಡ್ 7xxx ಸರಣಿಯ ವಿರೂಪಗೊಂಡ ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಮಿಶ್ರಲೋಹಗಳಲ್ಲಿ ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಯ ಅಂಶಗಳ ಪಾತ್ರ

7xxx, 5xxx, ಮತ್ತು 2xxx ಸರಣಿಯ ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಮಿಶ್ರಲೋಹಗಳಿಗೆ ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಯ ಅಂಶಗಳನ್ನು (REEs) ಸೇರಿಸುವ ಕುರಿತು ವ್ಯಾಪಕ ಸಂಶೋಧನೆ ನಡೆಸಲಾಗಿದ್ದು, ಇದು ಗಮನಾರ್ಹ ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಬಹು ಮಿಶ್ರಲೋಹ ಅಂಶಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವ 7xxx ಸರಣಿಯ ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಮಿಶ್ರಲೋಹಗಳು ಕರಗುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಎರಕದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ತೀವ್ರ ಪ್ರತ್ಯೇಕತೆಯನ್ನು ಅನುಭವಿಸುತ್ತವೆ, ಇದು ಗಮನಾರ್ಹ ಪ್ರಮಾಣದ ಯುಟೆಕ್ಟಿಕ್ ಹಂತಗಳ ರಚನೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಇದು ಕಠಿಣತೆ ಮತ್ತು ತುಕ್ಕು ನಿರೋಧಕತೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಮಿಶ್ರಲೋಹದ ಒಟ್ಟಾರೆ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ರಾಜಿ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಹೆಚ್ಚು ಮಿಶ್ರಲೋಹದ ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಮಿಶ್ರಲೋಹಗಳಲ್ಲಿ ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಯ ಅಂಶಗಳನ್ನು ಸೇರಿಸುವುದರಿಂದ ಧಾನ್ಯಗಳನ್ನು ಪರಿಷ್ಕರಿಸಬಹುದು, ಪ್ರತ್ಯೇಕತೆಯನ್ನು ನಿಗ್ರಹಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ ಅನ್ನು ಶುದ್ಧೀಕರಿಸಬಹುದು, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ರಚನೆ ಮತ್ತು ಒಟ್ಟಾರೆ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಬಹುದು.

ಇತ್ತೀಚೆಗೆ, ಒಂದು ರೀತಿಯ ಸೂಪರ್‌ಪ್ಲಾಸ್ಟಿಕ್ ಧಾನ್ಯ ಸಂಸ್ಕರಣಾಗಾರವು ಗಮನ ಸೆಳೆದಿದೆ. ಈ ಸಂಸ್ಕರಣಾಗಾರರು ಧಾನ್ಯ ಮತ್ತು ಉಪ-ಧಾನ್ಯದ ಗಡಿಗಳ ದುರ್ಬಲತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು La ಮತ್ತು Ce ನಂತಹ ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಯ ಅಂಶಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತಾರೆ. ಇದು ಧಾನ್ಯಗಳನ್ನು ಪರಿಷ್ಕರಿಸುವುದಲ್ಲದೆ, ಅವಕ್ಷೇಪಗಳ ಏಕರೂಪದ ಪ್ರಸರಣವನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸುತ್ತದೆ, ಮರುಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣವನ್ನು ನಿಗ್ರಹಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಮಿಶ್ರಲೋಹದ ಡಕ್ಟಿಲಿಟಿಯನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ, ಅಂತಿಮವಾಗಿ ಹೊರತೆಗೆಯುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಲ್ಲಿ ಉತ್ಪಾದಕತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ.

7xxx ಸರಣಿಯ ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಮಿಶ್ರಲೋಹಗಳಲ್ಲಿ, ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಯ ಅಂಶಗಳನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಮೂರು ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಸೇರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ:

೧. ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಯ ಅಂಶಗಳು ಮಾತ್ರ;

2. Zr ಮತ್ತು ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಯ ಅಂಶಗಳ ಸಂಯೋಜನೆ;

3. Zr, Cr ಮತ್ತು ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಯ ಅಂಶಗಳ ಸಂಯೋಜನೆ.

ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಯ ಅಂಶಗಳ ಒಟ್ಟು ಅಂಶವು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ 0.1–0.5 wt% ಒಳಗೆ ನಿಯಂತ್ರಿಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ.

ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಯ ಅಂಶಗಳ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳು

La, Ce, Sc, Er, Gd, ಮತ್ತು Y ನಂತಹ ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಯ ಅಂಶಗಳು ಬಹು ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳ ಮೂಲಕ ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಮಿಶ್ರಲೋಹಗಳಿಗೆ ಕೊಡುಗೆ ನೀಡುತ್ತವೆ:

ಧಾನ್ಯ ಪರಿಷ್ಕರಣೆ: ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಯ ಅಂಶಗಳು ಏಕರೂಪವಾಗಿ ವಿತರಿಸಲಾದ ಅವಕ್ಷೇಪಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ, ಅವು ವೈವಿಧ್ಯಮಯ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯೇಶನ್ ತಾಣಗಳಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ, ಡೆಂಡ್ರೈಟಿಕ್ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಸಮವಿಭಾಜ್ಯ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಧಾನ್ಯಗಳಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುತ್ತವೆ, ಇದು ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಡಕ್ಟಿಲಿಟಿಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ.

ಪ್ರತ್ಯೇಕತೆಯ ನಿಗ್ರಹ: ಕರಗುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಘನೀಕರಣದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಯ ಅಂಶಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಏಕರೂಪದ ಅಂಶ ವಿತರಣೆಯನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸುತ್ತವೆ, ಯುಟೆಕ್ಟಿಕ್ ರಚನೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತವೆ.

ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ ಶುದ್ಧೀಕರಣ: Y, La, ಮತ್ತು Ce ಕರಗುವಿಕೆಯಲ್ಲಿರುವ ಕಲ್ಮಶಗಳೊಂದಿಗೆ (O, H, N, S) ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸಿ ಸ್ಥಿರ ಸಂಯುಕ್ತಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ, ಅನಿಲ ಅಂಶ ಮತ್ತು ಸೇರ್ಪಡೆಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಇದು ಮಿಶ್ರಲೋಹದ ಗುಣಮಟ್ಟವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ.

ಮರುಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣದ ನಡವಳಿಕೆಯ ಮಾರ್ಪಾಡು: ಕೆಲವು ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಯ ಅಂಶಗಳು ಧಾನ್ಯ ಮತ್ತು ಉಪ-ಧಾನ್ಯದ ಗಡಿಗಳನ್ನು ಪಿನ್ ಮಾಡಬಹುದು, ಸ್ಥಳಾಂತರ ಚಲನೆ ಮತ್ತು ಧಾನ್ಯದ ಗಡಿ ವಲಸೆಯನ್ನು ಪ್ರತಿಬಂಧಿಸುತ್ತದೆ. ಇದು ಮರುಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣವನ್ನು ವಿಳಂಬಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಉಷ್ಣ ಸಂಸ್ಕರಣೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಸೂಕ್ಷ್ಮವಾದ ಉಪ-ಧಾನ್ಯ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಸಂರಕ್ಷಿಸುತ್ತದೆ, ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ತುಕ್ಕು ನಿರೋಧಕತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ.

ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಯ ಪ್ರಮುಖ ಅಂಶಗಳು ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಪರಿಣಾಮಗಳು

ಸ್ಕ್ಯಾಂಡಿಯಮ್ (Sc)

Sc ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಯ ಅಂಶಗಳಲ್ಲಿ ಅತ್ಯಂತ ಚಿಕ್ಕ ಪರಮಾಣು ತ್ರಿಜ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಮತ್ತು ಇದು ಪರಿವರ್ತನಾ ಲೋಹವೂ ಆಗಿದೆ. ವಿರೂಪಗೊಂಡ ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಮಿಶ್ರಲೋಹಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವಲ್ಲಿ ಇದು ಹೆಚ್ಚು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿದೆ.

ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಮಿಶ್ರಲೋಹಗಳಲ್ಲಿ, Sc ಸುಸಂಬದ್ಧ Al₃Sc ಆಗಿ ಅವಕ್ಷೇಪಿಸುತ್ತದೆ, ಮರುಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಧಾನ್ಯ ಒರಟಾಗುವಿಕೆಯನ್ನು ನಿಗ್ರಹಿಸುತ್ತದೆ.

Zr ನೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸಿದಾಗ, ಹೆಚ್ಚಿನ-ತಾಪಮಾನದ ಸ್ಥಿರವಾದ Al₃(Sc,Zr) ಕಣಗಳು ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ, ಸಮನಾದ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಧಾನ್ಯಗಳನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಸ್ಥಾನಪಲ್ಲಟ ಚಲನೆ ಮತ್ತು ಧಾನ್ಯದ ಗಡಿ ವಲಸೆಯನ್ನು ತಡೆಯುತ್ತವೆ. ಇದು ಶಕ್ತಿ, ಆಯಾಸ ನಿರೋಧಕತೆ ಮತ್ತು ಒತ್ತಡ-ಸವೆತ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ.

ಅತಿಯಾದ Sc ಒರಟಾದ Al₃(Sc,Zr) ಕಣಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು, ಇದು ಮರುಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ, ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ನಮ್ಯತೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

ಎರ್ಬಿಯಂ (ಎರ್)

Er, Sc ನಂತೆಯೇ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ ಆದರೆ ಹೆಚ್ಚು ವೆಚ್ಚ-ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿದೆ.

7xxx ಸರಣಿಯ ಮಿಶ್ರಲೋಹಗಳಲ್ಲಿ, ಸೂಕ್ತವಾದ Er ಸೇರ್ಪಡೆಗಳು ಧಾನ್ಯಗಳನ್ನು ಪರಿಷ್ಕರಿಸುತ್ತವೆ, ಸ್ಥಳಾಂತರ ಚಲನೆ ಮತ್ತು ಧಾನ್ಯದ ಗಡಿ ವಲಸೆಯನ್ನು ಪ್ರತಿಬಂಧಿಸುತ್ತವೆ, ಮರುಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣವನ್ನು ನಿಗ್ರಹಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತವೆ.

Zr ನೊಂದಿಗೆ ಸೇರಿಸಿದಾಗ, Al₃(Er,Zr) ಕಣಗಳು ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ, ಇವು Al₃Er ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಉಷ್ಣವಾಗಿ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತವೆ, ಉತ್ತಮ ಮರುಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣ ನಿಗ್ರಹವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತವೆ.

ಅತಿಯಾದ Er, Al₈Cu₄Er ಹಂತಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಬಹುದು, ಇದು ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ನಮ್ಯತೆ ಎರಡನ್ನೂ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ (ಜಿಡಿ)

ಮಧ್ಯಮ Gd ಸೇರ್ಪಡೆಗಳು ಧಾನ್ಯಗಳನ್ನು ಪರಿಷ್ಕರಿಸುತ್ತವೆ, ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಡಕ್ಟಿಲಿಟಿಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್‌ನಲ್ಲಿ Zn, Mg ಮತ್ತು Cu ನ ಕರಗುವಿಕೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತವೆ.

ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಬರುವ Al₃(Gd,Zr) ಹಂತವು ಡಿಸ್ಲೊಕೇಶನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಸಬ್‌ಗ್ರೈನ್ ಗಡಿಗಳನ್ನು ಪಿನ್ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಮರುಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣವನ್ನು ನಿಗ್ರಹಿಸುತ್ತದೆ. ಧಾನ್ಯದ ಮೇಲ್ಮೈಗಳಲ್ಲಿ ಸಕ್ರಿಯ ಪದರವು ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ, ಇದು ಧಾನ್ಯದ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಸೀಮಿತಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.

ಅತಿಯಾದ ಜಿಡಿ ಧಾನ್ಯ ಒರಟಾಗಲು ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು ಮತ್ತು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಕೆಡಿಸಬಹುದು.

ಲ್ಯಾಂಥನಮ್ (La), ಸೀರಿಯಮ್ (Ce), ಮತ್ತು ಯಟ್ರಿಯಮ್ (Y)

La ಧಾನ್ಯಗಳನ್ನು ಸಂಸ್ಕರಿಸುತ್ತದೆ, ಆಮ್ಲಜನಕದ ಅಂಶವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ಪ್ರತಿಬಂಧಿಸಲು ಧಾನ್ಯದ ಮೇಲ್ಮೈಗಳಲ್ಲಿ ಸಕ್ರಿಯ ಪದರವನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ.

La ಮತ್ತು Ce GP ವಲಯ ಮತ್ತು η′ ಹಂತದ ಮಳೆಯನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸುತ್ತದೆ, ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ತುಕ್ಕು ನಿರೋಧಕತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ.

Y ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ ಅನ್ನು ಶುದ್ಧೀಕರಿಸುತ್ತದೆ, ಪ್ರಮುಖ ಮಿಶ್ರಲೋಹ ಅಂಶಗಳು ಘನ ದ್ರಾವಣದಲ್ಲಿ ಕರಗುವುದನ್ನು ತಡೆಯುತ್ತದೆ, ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯೇಶನ್ ಅನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಧಾನ್ಯದ ಗಡಿಗಳು ಮತ್ತು ಒಳಾಂಗಣಗಳ ನಡುವಿನ ಸಂಭಾವ್ಯ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ತುಕ್ಕು ನಿರೋಧಕತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ.

ಅತಿಯಾದ La, Ce, ಅಥವಾ Y ಒರಟಾದ ಬ್ಲಾಕ್ ಸಂಯುಕ್ತಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು, ಇದು ಡಕ್ಟಿಲಿಟಿ ಮತ್ತು ಬಲವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

ಪ್ರಮುಖ ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಯ ಅಂಶಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಮತ್ತು ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂನಲ್ಲಿರುವ ಅವುಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು