銅および銅合金に対するレアアースの影響は何ですか?

レアアースは銅および銅合金にどのような影響を与えますか?

1.レアアース銅

銅および銅合金は、優れた電気伝導性および熱伝導性、良好な耐食性、非磁性および水中の微生物や藻類に対する耐食性、容易な塑性加工および良好な溶接性などの一連の特別な特性を備えており、鋳造が容易です。 これは現代産業において重要な材料となっており、エレクトロニクス、電気機械、航空、航空宇宙などの分野で広く使用されています。

希土類元素は典型的な金属的性質を持ち、化学的性質において非常に活性です。 不活性ガスを除くほぼすべての元素と相互作用することができます。 それらは冶金業界における「グルタミン酸ナトリウム」です。

銅および銅合金へのレアアースの応用は、1950 年代にさまざまな国の科学技術関係者から広く注目を集め、現在では研究のホットスポットとなっています。 私の国は、1960年代にはすでに銅および銅合金へのレアアースの応用に関する研究を開始しました。 当時の研究は、銅および銅合金の熱間加工性、冷間加工性、耐食性、耐摩耗性の向上に重点を置き、実用化に値する成果も得られていますが、研究の進展は遅く、研究成果は多くありません。開発と応用の分野。

2. 銅および銅合金の構造に対するレアアースの影響

01組織の浄化

レアアースを使用して銅および銅合金の構造を精製するには、主に 2 つの方法があります。

(1) レアアースは酸素や硫黄との親和性が高く、融点が高く、熱安定性が高く、比重が小さいレアアース化合物を形成し、脱硫・脱酸素効果を発揮します。 希土類元素は原子状水素と容易に反応します。 RH2型またはRH3型の安定な水素化物（Rは希土類金属を表す）を生成する作用があります。 これらの水素化物は銅合金中に固溶しており、水素の悪影響を排除します。

(2) レアアースや Pb、Bi などの元素は、銅よりも融点の高い高融点金属間化合物を生成します。 したがって、銅の溶解および鋳造プロセス中に、それらは固体状態で残り、スラグとともに液体金属銅合金から除去され、Biの目的であるPbの除去を達成することができます。

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02組織を磨き上げる

銅および銅合金の微細構造に対するレアアースの影響は、主に結晶粒の微細化、柱状結晶の減少または除去、および等軸結晶粒領域の拡大に反映されます。

レアアースが銅および銅合金の構造を精製するメカニズムについては、主に 3 つの見解があります。

（１）新たな結晶核を形成し、粒成長を阻害する。

(2) 微結晶化。

(3) 合金化効果。

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03レアアースが介在物構造に及ぼす影響

レアアースが介在物の構造に及ぼす影響は、主に不純物の形状と分布を変化させることです。 その主な症状は次のとおりです。

(1) 合金組織中の樹枝状結晶や柱状結晶を低減または除去します。

(2) 合金中の特定の不純物をストリップ、シート、またはブロックの形で出現させ、それによって銅およびその合金の機械的特性および加工特性を改善または強化します。

(3) 合金内の特定の有害な不純物を金属の微視的体積に再分布させたり、特定の不純物のマクロ偏析に影響を与えたりして、さまざまな特性を向上させます。

(4) レアアース含有化合物は金属または合金の粒界に吸着し、合金粒界の低融点有害不純物の数を減らし、合金の高温焼戻し脆性を弱めます。

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3. 銅および銅合金の特性に対するレアアースの影響

01処理性能への影響

銅合金に適切な量の希土類金属を添加すると、銅および銅合金の鋳造特性を向上させることができます。 さまざまな種類の銅合金では、希土類元素を添加すると流動性が 30% ～ 40% 増加します。

{{0}.01% ～ 0.03% の混合希土類元素を添加すると、変形鉛黄銅の高温伸びが大幅に増加し、熱間加工性能が向上し、熱間圧延割れが減少または解消されます。 希土類元素による不純物の除去により、粒界の強度が増加し、脆化相の数が減少し、それにより銅合金の高温σb およびδが増加します。 レアアースを添加すると残留応力値を下げることができ、特定の変形範囲内で材料の冷間変形能力を向上させることができます（<14%).

02耐摩耗性への影響

希土類元素と銅元素は、より高い硬度と均一な分布を備えた金属間化合物を形成できます。 これらの化合物は転位の動きに対する抵抗力になります。 希土類元素は、介在物の存在形態と分布を効果的に改善し、粒界が弱くなる可能性を減らし、負荷がかかったときに粒界に沿って亀裂が発生する可能性を減らし、耐摩耗性を向上させます。

レアアースを含む鋳造黄銅は、硬度が高く、可塑性が高く、靱性が高いため、なじみ段階を短縮し、安定した摩耗段階を延長することができ、それにより摩耗が減少し、ワークピースの耐用年数が長くなります。 高マンガンアルミニウム青銅にCeとBを添加すると、乾燥摩擦と摩耗を約20％、潤滑摩擦と摩耗を約50％低減できます。

03機械的特性と導電率への影響

銅および銅合金の機械的特性に対するレアアースの影響は、主に硬度、強度、可塑性などに反映されます。純銅中のレアアース含有量が {{0}} の場合、.1% ～ {{ ４｝｝．２％になると強度が大きく増加し、０．２％を超えると強度の増加が遅くなる。

銅および銅合金の導電率に対するレアアースの影響のメカニズムは、一般に次のように考えられています。一方で、レアアースの精製効果により、銅の粒子が微細化され、粒界が増加し、電気散乱の確率が増加します。抵抗率が増加し、導電率が低下します。 一方、レアアースの浄化効果により、銅中の不純物が減少し、格子歪みが弱まり、電子散乱の確率が減少し、導電性が向上します。

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4 結論

レアアースは、銅および銅合金の組織を浄化し、微細化し、介在物の分布を変化させることができるため、加工性能、耐食性、耐摩耗性、機械的特性、および導電性を向上させることができます。 したがって、レアアースは銅および銅合金を改善することができます。 パフォーマンスがさらに期待を高めています。

産業上重要で実用的価値のある多くのレアアース含有銅および銅合金材料の開発に成功しましたが、より多くの銅および銅合金ではまだレアアースが使用されていないため、より多くのレアアース含有銅および銅合金を開発する必要があります。 新しい合金材料により、銅および銅合金におけるレアアースの幅広い用途が可能になり、工業生産が可能になります。 希土類添加剤や母合金製品の種類は、よりシリアル化する必要があり、添加方法やプロセス条件などのパラメータもより完璧にする必要があります。

現在、多くの研究はまだ実験段階にあります。 銅および銅合金の特性を改善するレアアースの能力のメカニズム、影響パターン、主要なプロセス技術、その他の問題については、さらに調査する必要があります。 我が国のレアアース資源の優位性を十分に発揮させるためには、銅及び銅合金におけるレアアースの応用研究と基礎理論研究を強化し、レアアース利用技術の高度化と普及拡大を促進する必要がある。レアアースの適用範囲。