Lanzhou Teknoloji Üniversitesi Araştırma Ekibi Nadir Toprak Kompozit Master Alaşımlarında Büyük Bir Atılım Başardı

Metalurji ve Çevre Mühendisliği Okulu'ndan bir araştırma ekibi, ötektik altı alüminyum-silisyum alaşımlarının performans kontrolünde önemli ilerleme kaydetti. Ekip, yalnızca iz miktarda eklenerek alüminyum alaşımlarının hem mikro yapısını hem de mekanik özelliklerini önemli ölçüde geliştiren yeni bir Al-Ti-La-Sr kompozit ana alaşımı geliştirdi. Araştırma bulguları, nadir toprak malzemeleri ve demir dışı metalurji alanında önde gelen uluslararası bir dergi olan "Journal of Rare Earths" dergisinde yayınlandı. 2024 yılı için 7.2 etki faktörü ile CAS Bölge 1 TOP dergisi olarak sınıflandırılan dergi, uluslararası malzeme bilimi topluluğunda geniş akademik etkiye ve endüstri liderliğine sahiptir. Makalenin ilk yazarı Metalurji ve Çevre Mühendisliği Okulu'ndan Araştırmacı Ding Wanwu olup, Araştırmacı Ding Wanwu ve Öğretim Üyesi An Jiazhi ortak yazarlar olarak görev yapmaktadır.Endüstri ZorluğuOtomotiv motorları ve havacılık uygulamaları dahil olmak üzere üst düzey ekipmanlarda hafif yapısal bileşenler için temel malzemeler olan ötektik altı alüminyum-silisyum alaşımları (örneğin, Al-7Si-0.3Mg) anahtar öneme sahiptir. Ancak, döküm sonrası mikro yapıları genellikle kaba α-Al taneleri ve iğnemsi (iğne benzeri) ötektik silisyum dağılımından muzdariptir. Bu sorunlar, düşük çekme dayanımına ve zayıf sünekliğe yol açarak, üst düzey üretim için yüksek performanslı alüminyum alaşımlarının katı gereksinimlerini karşılamayı zorlaştırmaktadır. Geleneksel modifikasyon teknikleri genellikle tane inceltme ve silisyum fazı modifikasyonunun birleşik tedavisini kullanır. Ancak, Ti ve Sr elementleri antogonistik etkiler sergileme eğilimindedir, bu da yalnızca sınırlı performans iyileşmesiyle sonuçlanmakla kalmaz, aynı zamanda daha yüksek ekleme seviyelerine ve artan maliyetlere yol açar.Yenilikçi Çözüm ve MekanizmaEndüstrideki bu yaygın zorluğun üstesinden gelmek için araştırma ekibi, geleneksel elementler arasındaki karşılıklı girişimin neden olduğu teknik darboğazı başarıyla aşarak yenilikçi bir Al-Ti-La-Sr nadir toprak kompozit ana alaşımı geliştirdi. Çalışma, alaşımda oluşan Ti₂Al₂₂₀La nadir toprak fazının ikili bir rol oynadığını buldu. Bir yandan, etkili bir heterojen nükleasyon bölgesi olarak görev yaparak α-Al tanelerini önemli ölçüde inceltir. Diğer yandan, Ti ve La salınımı ve Sr ile sinerjik etkisi yoluyla, ötektik silisyumun iğnemsi morfolojiden granüler morfolojiye dönüşümünü kolaylaştırır ve aynı zamanda nano ölçekli ikincil fazların homojen çökeltilmesini teşvik eder. Bu, tane inceltme, silisyum fazı küreselleşmesi ve nano faz güçlendirmesini birleştiren çok ölçekli bir sinerjik güçlendirme mekanizması oluşturur. Deneysel sonuçlar, yeni kompozit ana alaşımın yalnızca iz miktarda eklenmesiyle (%≤0.2), Al-7Si-0.3Mg alaşımının çekme dayanımının %32'den fazla, akma dayanımının %44'ten fazla, uzamasının %95'ten fazla ve mikro sertliğinin %26'dan fazla arttığını göstermektedir. Genel performans, geleneksel Al-Ti-B + Sr işleminden önemli ölçüde üstündür ve elementel antogonizm, yüksek ekleme seviyeleri ve sınırlı performans artışı gibi temel endüstri sorunlarını etkili bir şekilde çözmektedir.

Anahtar Performans İyileştirmeleri (≤%0.2 ekleme ile)

+%32

Çekme Dayanımı

+%44