7xxx, 5xxx, ଏବଂ 2xxx ସିରିଜ୍ ଆଲୁମିନିୟମ୍ ମିଶ୍ରଧାତୁରେ ବିରଳ ପୃଥିବୀ ଉପାଦାନ (REEs) ଯୋଡିବା ଉପରେ ବ୍ୟାପକ ଗବେଷଣା କରାଯାଇଛି, ଯାହା ଉଲ୍ଲେଖନୀୟ ପ୍ରଭାବ ଦେଖାଇଛି। ବିଶେଷକରି, 7xxx ସିରିଜ୍ ଆଲୁମିନିୟମ୍ ମିଶ୍ରଧାତୁ, ଯେଉଁଥିରେ ଏକାଧିକ ମିଶ୍ରଧାତୁ ଉପାଦାନ ଥାଏ, ପ୍ରାୟତଃ ତରଳାଇବା ଏବଂ କାଷ୍ଟିଂ ସମୟରେ ଗୁରୁତର ପୃଥକୀକରଣ ଅନୁଭବ କରେ, ଯାହା ଫଳରେ ବହୁ ପରିମାଣର ୟୁଟେକ୍ଟିକ୍ ପର୍ଯ୍ୟାୟ ଗଠନ ହୁଏ। ଏହା କଠିନତା ଏବଂ କ୍ଷୟ ପ୍ରତିରୋଧକୁ ହ୍ରାସ କରେ, ଯାହା ମିଶ୍ରଧାତୁର ସାମଗ୍ରିକ କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତାକୁ କ୍ଷତି ପହଞ୍ଚାଏ। ଅତ୍ୟନ୍ତ ମିଶ୍ରଧାତୁଯୁକ୍ତ ଆଲୁମିନିୟମ୍ ମିଶ୍ରଧାତୁରେ ବିରଳ ପୃଥିବୀ ଉପାଦାନଗୁଡ଼ିକର ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତି ଶସ୍ୟକୁ ପରିଷ୍କାର କରିପାରିବ, ପୃଥକୀକରଣକୁ ଦମନ କରିପାରିବ ଏବଂ ମାଟ୍ରିକ୍ସକୁ ଶୁଦ୍ଧ କରିପାରିବ, ଯାହା ଦ୍ଵାରା ମାଇକ୍ରୋଷ୍ଟ୍ରକ୍ଚର ଏବଂ ସାମଗ୍ରିକ ଗୁଣଧର୍ମକୁ ଉନ୍ନତ କରିପାରିବ।
ସମ୍ପ୍ରତି, ଏକ ପ୍ରକାରର ସୁପରପ୍ଲାଷ୍ଟିକ୍ ଶସ୍ୟ ରିଫାଇନର ଧ୍ୟାନ ଆକର୍ଷଣ କରିଛି। ଏହି ରିଫାଇନରଗୁଡ଼ିକ ଶସ୍ୟ ଏବଂ ଉପ-ଶସ୍ୟ ସୀମାର ଦୁର୍ବଳତାକୁ ବୃଦ୍ଧି କରିବା ପାଇଁ ଲା ଏବଂ ସି ପରି ବିରଳ ପୃଥିବୀ ଉପାଦାନଗୁଡ଼ିକୁ ବ୍ୟବହାର କରନ୍ତି। ଏହା କେବଳ ଶସ୍ୟକୁ ପରିଷ୍କାର କରେ ନାହିଁ ବରଂ ଅବଶେଷର ଏକ ସମାନ ବିଚ୍ଛିନ୍ନତାକୁ ପ୍ରୋତ୍ସାହିତ କରେ, ପୁନଃକ୍ରିଷ୍ଟାଲାଇଜେସନକୁ ଦମନ କରେ, ଏବଂ ମିଶ୍ରଧାତୁ ନମନୀୟତାକୁ ଉଲ୍ଲେଖନୀୟ ଭାବରେ ଉନ୍ନତ କରେ, ଶେଷରେ ଏକ୍ସଟ୍ରୁସନ ପ୍ରକ୍ରିୟାରେ ଉତ୍ପାଦକତା ବୃଦ୍ଧି କରେ।
7xxx ସିରିଜ୍ ଆଲୁମିନିୟମ୍ ମିଶ୍ରଧାତୁରେ, ବିରଳ ପୃଥିବୀ ଉପାଦାନଗୁଡ଼ିକୁ ସାଧାରଣତଃ ତିନୋଟି ଉପାୟରେ ଯୋଡାଯାଇଥାଏ:
୧. କେବଳ ବିରଳ ପୃଥିବୀ ଉପାଦାନ;
2. Zr ଏବଂ ବିରଳ ପୃଥିବୀ ଉପାଦାନର ମିଶ୍ରଣ;
3. Zr, Cr, ଏବଂ ବିରଳ ପୃଥିବୀ ଉପାଦାନର ମିଶ୍ରଣ।
ବିରଳ ପୃଥିବୀ ଉପାଦାନଗୁଡ଼ିକର ମୋଟ ପରିମାଣ ସାଧାରଣତଃ 0.1-0.5 wt% ମଧ୍ୟରେ ନିୟନ୍ତ୍ରିତ ହୋଇଥାଏ।
ବିରଳ ପୃଥିବୀ ଉପାଦାନଗୁଡ଼ିକର ଯନ୍ତ୍ରପାତି
ଲା, ସିଇ, ଏସସି, ଏଆର, ଜିଡି ଏବଂ ୱାଇ ଭଳି ବିରଳ ପୃଥିବୀ ଉପାଦାନଗୁଡ଼ିକ ବହୁବିଧ ଯନ୍ତ୍ର ମାଧ୍ୟମରେ ଆଲୁମିନିୟମ ମିଶ୍ରଧାତୁରେ ଅବଦାନ ରଖନ୍ତି:
ଶସ୍ୟ ପରିଷ୍କାରକରଣ: ବିରଳ ପୃଥିବୀ ଉପାଦାନଗୁଡ଼ିକ ସମାନ ଭାବରେ ବଣ୍ଟାଯାଇଥିବା ଅବକ୍ଷେପଣ ଗଠନ କରନ୍ତି ଯାହା ବିଷମ ନ୍ୟୁକ୍ଲିଏସନ୍ ସ୍ଥାନ ଭାବରେ କାର୍ଯ୍ୟ କରେ, ଡେଣ୍ଡ୍ରିଟିକ୍ ଗଠନକୁ ସମକକ୍ଷ ସୂକ୍ଷ୍ମ ଶସ୍ୟରେ ପରିଣତ କରେ, ଯାହା ଶକ୍ତି ଏବଂ ନମନୀୟତାକୁ ଉନ୍ନତ କରେ।
ପୃଥକୀକରଣର ଦମନ: ତରଳିବା ଏବଂ ଘନୀଭୂତ ହେବା ସମୟରେ, ବିରଳ ପୃଥିବୀ ଉପାଦାନଗୁଡ଼ିକ ଅଧିକ ସମାନ ଉପାଦାନ ବଣ୍ଟନକୁ ପ୍ରୋତ୍ସାହିତ କରନ୍ତି, ୟୁଟେକ୍ଟିକ୍ ଗଠନ ହ୍ରାସ କରନ୍ତି ଏବଂ ମାଟ୍ରିକ୍ସ ଘନତା ବୃଦ୍ଧି କରନ୍ତି।
ମାଟ୍ରିକ୍ସ ବିଶୋଧନ: Y, La, ଏବଂ Ce ତରଳ (O, H, N, S) ରେ ଥିବା ଅଶୁଦ୍ଧତା ସହିତ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା କରି ସ୍ଥିର ଯୌଗିକ ଗଠନ କରିପାରିବେ, ଗ୍ୟାସ୍ ପରିମାଣ ଏବଂ ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତିକୁ ହ୍ରାସ କରିପାରିବେ, ଯାହା ମିଶ୍ରଧାତୁର ଗୁଣବତ୍ତା ବୃଦ୍ଧି କରେ।
ପୁନଃକ୍ରିଷ୍ଟାଲାଇଜେସନ୍ ଆଚରଣର ପରିବର୍ତ୍ତନ: କିଛି ବିରଳ ପୃଥିବୀ ଉପାଦାନ ଶସ୍ୟ ଏବଂ ଉପଶସ୍ୟ ସୀମା ପିନ୍ କରିପାରେ, ବିସ୍ଥାପନ ଗତି ଏବଂ ଶସ୍ୟ ସୀମା ସ୍ଥାନାନ୍ତରକୁ ବାଧା ଦିଏ। ଏହା ପୁନଃକ୍ରିଷ୍ଟାଲାଇଜେସନ୍କୁ ବିଳମ୍ବ କରେ ଏବଂ ତାପଜ ପ୍ରକ୍ରିୟାକରଣ ସମୟରେ ସୂକ୍ଷ୍ମ ଉପଶସ୍ୟ ଗଠନକୁ ସଂରକ୍ଷଣ କରେ, ଶକ୍ତି ଏବଂ କ୍ଷରଣ ପ୍ରତିରୋଧ ଉଭୟକୁ ଉନ୍ନତ କରେ।
ପ୍ରମୁଖ ବିରଳ ପୃଥିବୀ ଉପାଦାନ ଏବଂ ସେମାନଙ୍କର ପ୍ରଭାବ
ସ୍କାନଡିୟମ୍ (Sc)
ବିରଳ ପୃଥିବୀ ଉପାଦାନ ମଧ୍ୟରେ Sc ର ପରମାଣୁ ବ୍ୟାସାର୍ଦ୍ଧ ସବୁଠାରୁ କ୍ଷୁଦ୍ରତମ ଏବଂ ଏହା ଏକ ପରିବର୍ତ୍ତନ ଧାତୁ ମଧ୍ୟ। ଏହା ବିକୃତ ଆଲୁମିନିୟମ ମିଶ୍ରଧାତୁର ଗୁଣ ବୃଦ୍ଧି କରିବାରେ ଅତ୍ୟନ୍ତ ପ୍ରଭାବଶାଳୀ।
ଆଲୁମିନିୟମ ମିଶ୍ରଧାତୁରେ, Sc ସୁସଙ୍ଗତ Al₃Sc ଭାବରେ ଅବକ୍ଷେପିତ ହୁଏ, ପୁନଃକ୍ରିଷ୍ଟାଲାଇଜେସନ୍ ତାପମାତ୍ରା ବୃଦ୍ଧି କରେ ଏବଂ ଶସ୍ୟ ଘନ ହେବା ଦମନ କରେ।
Zr ସହିତ ମିଶ୍ରିତ ହେଲେ, ଉଚ୍ଚ-ତାପମାନ ସ୍ଥିର Al₃(Sc,Zr) କଣିକା ଗଠନ ହୁଏ, ଯାହା ସମତୁଲ ସୂକ୍ଷ୍ମ ଶସ୍ୟକୁ ପ୍ରୋତ୍ସାହିତ କରେ ଏବଂ ବିସ୍ଥାପନ ଗତି ଏବଂ ଶସ୍ୟ ସୀମା ସ୍ଥାନାନ୍ତରଣକୁ ବାଧା ଦିଏ। ଏହା ଶକ୍ତି, ଥକ୍କା ପ୍ରତିରୋଧ ଏବଂ ଚାପ-କ୍ଷତି କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତାକୁ ଉନ୍ନତ କରେ।
ଅତ୍ୟଧିକ Sc ଯୋଗୁଁ ମୋଟା Al₃(Sc,Zr) କଣିକା ସୃଷ୍ଟି ହୋଇପାରେ, ଯାହା ପୁନଃକ୍ରିଷ୍ଟାଲାଇଜେସନ୍ କ୍ଷମତା, ଶକ୍ତି ଏବଂ ନମନୀୟତା ହ୍ରାସ କରିପାରେ।
ଏର୍ବିୟମ୍ (ଏର୍)
Er Sc ପରି କାର୍ଯ୍ୟ କରେ କିନ୍ତୁ ଅଧିକ ମୂଲ୍ୟ-ପ୍ରଭାବଶାଳୀ।
7xxx ସିରିଜ୍ ମିଶ୍ରଧାତୁରେ, ଉପଯୁକ୍ତ Er ଯୋଗ ଶସ୍ୟକୁ ପରିଷ୍କାର କରେ, ବିସ୍ଥାପନ ଗତି ଏବଂ ଶସ୍ୟ ସୀମା ସ୍ଥାନାନ୍ତରକୁ ବାଧା ଦିଏ, ପୁନଃକ୍ରିଷ୍ଟାଲାଇଜେସନ୍ ଦମନ କରେ ଏବଂ ଶକ୍ତି ବୃଦ୍ଧି କରେ।
Zr ସହିତ ମିଶିଗଲେ, Al₃(Er,Zr) କଣିକା ସୃଷ୍ଟି ହୁଏ, ଯାହା କେବଳ Al₃Er ଅପେକ୍ଷା ଅଧିକ ତାପଜ ସ୍ଥିର, ଉତ୍ତମ ପୁନଃକ୍ରିଷ୍ଟାଲାଇଜେସନ୍ ଦମନ ପ୍ରଦାନ କରେ।
ଅତ୍ୟଧିକ Er Al₈Cu₄Er ପର୍ଯ୍ୟାୟ ସୃଷ୍ଟି କରିପାରେ, ଯାହା ଶକ୍ତି ଏବଂ ନମନୀୟତା ଉଭୟକୁ ହ୍ରାସ କରିପାରେ।
ଗାଡୋଲିନିୟମ୍ (Gd)
ମଧ୍ୟମ Gd ଯୋଗ ଶସ୍ୟକୁ ପରିଷ୍କାର କରେ, ଶକ୍ତି ଏବଂ ନମନୀୟତା ବୃଦ୍ଧି କରେ, ଏବଂ ମାଟ୍ରିକ୍ସରେ Zn, Mg, ଏବଂ Cu ର ଦ୍ରବଣୀୟତା ବୃଦ୍ଧି କରେ।
ପରିଣାମସ୍ୱରୂପ Al₃(Gd,Zr) ପର୍ଯ୍ୟାୟ ପିନ୍ ବିଚ୍ଛିନ୍ନତା ଏବଂ ଉପ-ଶସ୍ୟ ସୀମା ସୃଷ୍ଟି କରେ, ପୁନଃକ୍ରିଷ୍ଟାଲାଇଜେସନ୍କୁ ଦମନ କରେ। ଶସ୍ୟ ପୃଷ୍ଠରେ ଏକ ସକ୍ରିୟ ଫିଲ୍ମ ମଧ୍ୟ ଗଠନ ହୁଏ, ଯାହା ଶସ୍ୟ ବୃଦ୍ଧିକୁ ଆହୁରି ସୀମିତ କରେ।
ଅତ୍ୟଧିକ Gd ଶସ୍ୟ ଘନ କରିପାରେ ଏବଂ ଯାନ୍ତ୍ରିକ ଗୁଣଗୁଡ଼ିକୁ ନଷ୍ଟ କରିପାରେ।
ଲାଣ୍ଟାନମ୍ (ଲା), ସେରିୟମ୍ (ସି), ଏବଂ ୟିଟ୍ରିୟମ୍ (ୱାଇ)
ଲା ଶସ୍ୟକୁ ପରିଷ୍କାର କରେ, ଅମ୍ଳଜାନ ପରିମାଣକୁ ହ୍ରାସ କରେ, ଏବଂ ବୃଦ୍ଧିକୁ ବାଧା ଦେବା ପାଇଁ ଶସ୍ୟ ପୃଷ୍ଠରେ ଏକ ସକ୍ରିୟ ପରଦା ଗଠନ କରେ।
ଲା ଏବଂ ସିଇ GP ଜୋନ୍ ଏବଂ η′ ପର୍ଯ୍ୟାୟ ଅବପାତକୁ ପ୍ରୋତ୍ସାହିତ କରନ୍ତି, ମାଟ୍ରିକ୍ସ ଶକ୍ତି ଏବଂ କ୍ଷରଣ ପ୍ରତିରୋଧକୁ ଉନ୍ନତ କରନ୍ତି।
Y ମାଟ୍ରିକ୍ସକୁ ଶୁଦ୍ଧ କରେ, କଠିନ ଦ୍ରବଣରେ ପ୍ରମୁଖ ମିଶ୍ରଧାତୁ ଉପାଦାନଗୁଡ଼ିକର ବିଲୋପକୁ ବାଧା ଦିଏ, ନ୍ୟୁକ୍ଲିଏସନ୍କୁ ପ୍ରୋତ୍ସାହିତ କରେ, ଏବଂ ଶସ୍ୟ ସୀମା ଏବଂ ଭିତର ମଧ୍ୟରେ ସମ୍ଭାବ୍ୟ ପାର୍ଥକ୍ୟକୁ ହ୍ରାସ କରେ, କ୍ଷୟ ପ୍ରତିରୋଧକୁ ବୃଦ୍ଧି କରେ।
ଅତ୍ୟଧିକ La, Ce, କିମ୍ବା Y ଦ୍ଵାରା ମୋଟା ବ୍ଲକୀ ଯୌଗିକ ସୃଷ୍ଟି ହୋଇପାରେ, ଯାହା ନମନୀୟତା ଏବଂ ଶକ୍ତି ହ୍ରାସ କରେ।
ଆଲୁମିନିୟମରେ ପ୍ରମୁଖ ବିରଳ ପୃଥିବୀ ଉପାଦାନଗୁଡ଼ିକର ଗୁଣ ଏବଂ ସେମାନଙ୍କର ବୈଶିଷ୍ଟ୍ୟ
ପୋଷ୍ଟ ସମୟ: ଅଗଷ୍ଟ-୨୧-୨୦୨୫
