Investigationes amplae de additione elementorum terrarum rararum (REEs) ad mixturas aluminii serierum 7xxx, 5xxx, et 2xxx factae sunt, effectus insignes ostendentes. Praesertim mixturae aluminii seriei 7xxx, quae plura elementa mixturae continent, saepe segregationem gravem per fusionem et fusionem patiuntur, quod ad formationem magnarum quantitatum phasium eutecticarum ducit. Hoc tenacitatem et resistentiam corrosionis minuit, efficaciam generalem mixturae in discrimen adducendo. Incorporatio elementorum terrarum rararum in mixturas aluminii valde mixtas grana refinare, segregationem supprimere, et matricem purificare potest, ita microstructuram et proprietates generales emendans.
Nuper, genus purificatoris granorum superplastici attentionem attraxit. Hi purificatores elementis terrae raris, ut La et Ce, utuntur ad debilitationem limitum granorum et subgranorum augendam. Hoc non solum grana purificat, sed etiam dispersionem uniformem praecipitatorum promovet, recrystallizationem reprimit, et ductilitatem mixturae metallicae significanter emendat, denique productivitatem in processibus extrusionis augens.
In mixturis aluminii seriei 7xxx, elementa terrarum rararum plerumque tribus modis adduntur:
1. Elementa terrae rarae sola;
2. Combinatio Zr et elementorum terrarum rararum;
3. Combinatio Zr, Cr, et elementorum terrarum rararum.
Summa elementorum terrarum rararum plerumque intra 0.1–0.5% ponderis regitur.
Mechanismi Elementorum Terrae Rarae
Elementa terrae rarae, ut La, Ce, Sc, Er, Gd, et Y, ad mixturas aluminii per multiplices mechanismos conferunt:
Refinatio granorum: Elementa terrae rarae praecipitata uniformiter distributa formant, quae ut loca nucleationis heterogenea funguntur, structuras dendriticas in grana tenuia aequaxia convertentes, quod robur et ductilitatem auget.
Suppressio segregationis: Dum liquescunt et solidificantur, elementa terrae rarae distributionem elementorum aequabiliorem promovent, formationem eutecticam minuunt, et densitatem matricis augent.
Purificatio matricis: Y, La, et Ce cum impuritatibus in liquefactione (O, H, N, S) reagere possunt ad composita stabilia formanda, quo contento gasorum et inclusionibus imminuto, qualitate mixturae aucta.
Modificatio modi recrystallizationis: Quaedam elementa terrae rarae limites granorum et subgranorum figere possunt, motum dislocationum et migrationem limitum granorum inhibentes. Hoc recrystallizationem moratur et structuras subgranorum tenues per processum thermalem conservat, et robur et resistentiam corrosionis augens.
Elementa Terrae Rarae Clavis et Effectus Eorum
Scandium (Sc)
Sc inter elementa terrae rarae minimum radium atomicum habet et etiam metallum transitionis est. Valde efficax est ad proprietates deformatarum mixturarum aluminii augendas.
In mixturis aluminii, Sc ut Al₃Sc cohaerens praecipitat, temperaturam recrystallizationis augens et crassitudinem granorum supprimens.
Cum Zr coniunctae, particulae Al₃(Sc,Zr) temperaturae altae stabiles formantur, quae grana tenuia aequaxia promovent et motum dislocationum migrationemque limitium granorum impediunt. Hoc firmitatem, resistentiam lassitudinis, et actionem corrosionis sub tensione auget.
Nimia Sc particulas crassas Al₃(Sc,Zr) efficere potest, facultatem recrystallizationis, robur, et ductilitatem minuens.
Erbium (Er)
Er similiter Sc agit, sed magis sumptuum parcus est.
In mixturis seriei 7xxx, additiones Er idoneae grana refinunt, motum dislocationum et migrationem limitis granorum inhibent, recrystallizationem supprimunt, et robur augent.
Cum Zr una additur, particulae Al₃(Er,Zr) formantur, quae quam Al₃Er solum thermaliter stabiliores sunt, ita ut recrystallizationem melius supprimant.
Nimium Er phases Al₈Cu₄Er producere potest, quod et robur et ductilitatem minuit.
Gadolinium (Gd)
Additiones moderatae Gd grana refinunt, robur et ductilitatem augent, et solubilitatem Zn, Mg, et Cu in matrice amplificant.
Phasis Al₃(Gd,Zr) inde orta dislocationes et limites subgranorum figit, recrystallizationem supprimens. Pellicula activa etiam in superficiebus granorum formatur, incrementum granorum ulterius limitans.
Nimium Gd granorum crassitudinem et proprietates mechanicas deteriorare potest.
Lanthanum (La), Cerium (Ce), et Yttrium (Y)
La grana refinat, oxygenii quantitatem minuit, et pelliculam activam in superficiebus granorum format ad incrementum inhibendum.
La et Ce zonae GP et praecipitationem phasis η′ promovent, robur matricis et resistentiam corrosionis augentes.
Y matricem purificat, dissolutionem elementorum maiorum mixturae in solutionem solidam impedit, nucleationem promovet, et differentias potentiales inter limites granorum et interiora minuit, resistentiam corrosionis augens.
Nimium La, Ce, vel Y ad composita crassa et lapidea ducere potest, quae ductilitatem et robur minuunt.
Proprietates elementorum terrarum rararum praecipuorum et earum characteristicae in aluminio
Tempus publicationis: XXI Augusti, MMXXXV
