ہائی-اینڈ 7xxx سیریز میں نایاب زمینی عناصر کا کردار ڈیفارمڈ ایلومینیم مرکبات

7xxx، 5xxx، اور 2xxx سیریز کے ایلومینیم مرکبات میں نادر زمینی عناصر (REEs) کے اضافے پر وسیع تحقیق کی گئی ہے، جس میں قابل ذکر اثرات دکھائے گئے ہیں۔ خاص طور پر، 7xxx سیریز کے ایلومینیم مرکبات، جن میں متعدد مرکب عناصر ہوتے ہیں، اکثر پگھلنے اور ڈالنے کے دوران شدید علیحدگی کا سامنا کرتے ہیں، جس کی وجہ سے نمایاں مقدار میں eutectic مراحل کی تشکیل ہوتی ہے۔ یہ سختی اور سنکنرن مزاحمت کو کم کرتا ہے، مصر کی مجموعی کارکردگی پر سمجھوتہ کرتا ہے۔ نایاب زمینی عناصر کو انتہائی ملاوٹ والے ایلومینیم مرکب میں شامل کرنا اناج کو بہتر بنا سکتا ہے، علیحدگی کو دبا سکتا ہے اور میٹرکس کو صاف کر سکتا ہے، اس طرح مائیکرو اسٹرکچر اور مجموعی خصوصیات کو بہتر بنا سکتا ہے۔

حال ہی میں، ایک قسم کے سپر پلاسٹک گرین ریفائنر نے توجہ حاصل کی ہے۔ یہ ریفائنرز اناج اور ذیلی اناج کی حدود کو کمزور کرنے کے لیے لا اور سی جیسے نایاب زمینی عناصر کا استحصال کرتے ہیں۔ یہ نہ صرف اناج کو بہتر بناتا ہے بلکہ بحروں کے یکساں پھیلاؤ کو بھی فروغ دیتا ہے، دوبارہ تشکیل دینے کو دباتا ہے، اور مرکب کی لچک کو نمایاں طور پر بہتر کرتا ہے، بالآخر اخراج کے عمل میں پیداواری صلاحیت میں اضافہ ہوتا ہے۔

7xxx سیریز کے ایلومینیم مرکب میں، نایاب زمینی عناصر کو عام طور پر تین طریقوں سے شامل کیا جاتا ہے:

1. اکیلے نایاب زمینی عناصر؛

2. Zr اور نایاب زمینی عناصر کا مجموعہ؛

3. Zr، Cr، اور نایاب زمینی عناصر کا مجموعہ۔

نایاب زمینی عناصر کے کل مواد کو عام طور پر 0.1–0.5 wt% کے اندر کنٹرول کیا جاتا ہے۔

نایاب زمینی عناصر کے میکانزم

نایاب زمینی عناصر جیسے کہ لا، سی، ایس سی، ایر، جی ڈی، اور وائی متعدد میکانزم کے ذریعے ایلومینیم کے مرکب میں حصہ ڈالتے ہیں:

اناج کی تطہیر: نایاب زمینی عناصر یکساں طور پر تقسیم شدہ پریسیپیٹیٹس بناتے ہیں جو متضاد نیوکلیشن سائٹس کے طور پر کام کرتے ہیں، ڈینڈریٹک ڈھانچے کو مساوی باریک دانوں میں تبدیل کرتے ہیں، جو طاقت اور لچک کو بہتر بناتا ہے۔

علیحدگی کو دبانا: پگھلنے اور مضبوطی کے دوران، نایاب زمینی عناصر زیادہ یکساں عنصر کی تقسیم کو فروغ دیتے ہیں، eutectic تشکیل کو کم کرتے ہیں، اور میٹرکس کثافت میں اضافہ کرتے ہیں۔

میٹرکس پیوریفیکیشن: Y، La، اور Ce پگھلنے (O, H, N, S) میں موجود نجاست کے ساتھ رد عمل ظاہر کر کے مستحکم مرکبات تشکیل دے سکتے ہیں، گیس کے مواد اور شمولیت کو کم کر سکتے ہیں، جس سے مرکب کے معیار میں اضافہ ہوتا ہے۔

دوبارہ ترتیب دینے کے رویے میں ترمیم: زمین کے کچھ نایاب عناصر اناج اور ذیلی ذخائر کی حدود کو پن کر سکتے ہیں، جس سے نقل مکانی کی حرکت اور اناج کی حدود کی منتقلی کو روکا جا سکتا ہے۔ اس سے دوبارہ تشکیل دینے میں تاخیر ہوتی ہے اور تھرمل پروسیسنگ کے دوران باریک ذیلی ڈھانچے کو محفوظ رکھتا ہے، طاقت اور سنکنرن مزاحمت دونوں کو بہتر بناتا ہے۔

کلیدی نایاب زمینی عناصر اور ان کے اثرات

اسکینڈیم (Sc)

ایس سی میں نایاب زمینی عناصر میں سب سے چھوٹا جوہری رداس ہے اور یہ ایک منتقلی دھات بھی ہے۔ یہ خراب شدہ ایلومینیم مرکب کی خصوصیات کو بڑھانے میں انتہائی مؤثر ہے.

ایلومینیم کے مرکب میں، Sc ہم آہنگ Al₃Sc کے طور پر تیار ہوتا ہے، دوبارہ ترتیب دینے والے درجہ حرارت کو بڑھاتا ہے اور اناج کی کھردری کو دباتا ہے۔

جب Zr کے ساتھ ملایا جاتا ہے تو، اعلی درجہ حرارت کے مستحکم Al₃(Sc,Zr) ذرات بنتے ہیں، جو مساوی باریک دانوں کو فروغ دیتے ہیں اور انضمام کی حرکت اور اناج کی حدود کی منتقلی کو روکتے ہیں۔ یہ طاقت، تھکاوٹ کے خلاف مزاحمت، اور کشیدگی کے سنکنرن کی کارکردگی کو بہتر بناتا ہے.

ضرورت سے زیادہ Sc کی وجہ سے Al₃(Sc,Zr) کے موٹے ذرات پیدا ہو سکتے ہیں، جس سے دوبارہ تشکیل دینے کی صلاحیت، طاقت اور لچک میں کمی واقع ہو سکتی ہے۔

Erbium (Er)

Er Sc کی طرح کام کرتا ہے لیکن زیادہ سرمایہ کاری مؤثر ہے۔

7xxx سیریز کے مرکب میں، مناسب Er اضافہ اناج کو بہتر بناتا ہے، انضمام کی حرکت اور اناج کی باؤنڈری کی منتقلی کو روکتا ہے، دوبارہ تشکیل دینے کو دباتا ہے، اور طاقت کو بڑھاتا ہے۔

جب Zr کے ساتھ مل کر شامل کیا جائے تو Al₃(Er,Zr) ذرات بنتے ہیں، جو اکیلے Al₃Er کے مقابلے میں زیادہ تھرمل طور پر مستحکم ہوتے ہیں، جو دوبارہ دوبارہ قائم کرنے کے لیے بہتر دباؤ فراہم کرتے ہیں۔

ضرورت سے زیادہ Er Al₈Cu₄Er کے مراحل پیدا کر سکتا ہے، جس سے طاقت اور لچک دونوں میں کمی واقع ہو سکتی ہے۔

Gadolinium (Gd)

اعتدال پسند Gd اضافہ اناج کو بہتر کرتا ہے، طاقت اور لچک کو بڑھاتا ہے، اور میٹرکس میں Zn، Mg، اور Cu کی حل پذیری کو بڑھاتا ہے۔

نتیجے میں Al₃(Gd,Zr) فیز ڈس لوکیشنز اور سبگرین باؤنڈریز کو پن کرتا ہے، جس سے دوبارہ کرسٹلائزیشن کو دبایا جاتا ہے۔ ایک فعال فلم اناج کی سطحوں پر بھی بنتی ہے، جو اناج کی افزائش کو مزید محدود کرتی ہے۔

ضرورت سے زیادہ Gd اناج کو کھردرا کرنے اور میکانی خصوصیات کو خراب کرنے کا سبب بن سکتا ہے۔

Lanthanum (La)، Cerium (Ce)، اور Yttrium (Y)

لا اناج کو بہتر بناتا ہے، آکسیجن کے مواد کو کم کرتا ہے، اور اناج کی سطحوں پر ایک فعال فلم بناتا ہے تاکہ ترقی کو روک سکے۔

لا اور سی ای جی پی زون اور η′ فیز ورن کو فروغ دیتے ہیں، میٹرکس کی طاقت اور سنکنرن مزاحمت کو بہتر بناتے ہیں۔

Y میٹرکس کو صاف کرتا ہے، ٹھوس محلول میں بڑے مرکب عناصر کی تحلیل کو روکتا ہے، نیوکلیشن کو فروغ دیتا ہے، اور اناج کی حدود اور اندرونی حصوں کے درمیان ممکنہ فرق کو کم کرتا ہے، سنکنرن مزاحمت کو بڑھاتا ہے۔

ضرورت سے زیادہ La، Ce، یا Y موٹے بلاکی مرکبات کا باعث بن سکتے ہیں، جو لچک اور طاقت کو کم کرتے ہیں۔

بڑے نایاب زمینی عناصر کی خصوصیات اور ایلومینیم میں ان کی خصوصیات