鋁合金中影響稀土元素作用效果的因素

【中鎢在線新聞網(wǎng)-稀土新聞】

1、稀土元素種類的影響

研究了單一稀土及混合稀土對共晶Al-Si合金的變質(zhì)效果，發(fā)現(xiàn)Eu具有最強的變質(zhì)能力，La次之，Ce、Pr、Nd和混合稀土的變質(zhì)能力稍低于La。稀土的變質(zhì)能力隨原子半徑的減小而迅速降低，到Er、Y已基本不具有變質(zhì)能力，且RE的變質(zhì)作用對冷速敏感，適用于金屬型鑄件。

2、稀土元素加入量的影響

稀土在鋁合金中的作用不僅與稀土元素的種類和鋁合金的種類有關(guān)，稀土添加量不同，其作用也不同。在ZA1Si7Mg1A合金中加入稀土后，合金的抗拉強度和伸長率都有不同程度的提高， 而且兩者的最佳效果都出現(xiàn)在加入4.5%RE時。加入量小于該值時，隨稀土溶入量的升高，合金的抗拉強度和伸長率同步升高；加入量大于4.5%之后，合金的抗拉強度和伸長率同步降低。指出在Ti-B-Sr聯(lián)合細(xì)化變質(zhì)的A356鋁合金中添加適量的稀土， 不僅有細(xì)化和變質(zhì)的綜合效果，而且能夠有效減緩變質(zhì)劑的“衰退”現(xiàn)象；同時，可以強化Sr對硅相的變質(zhì)效果，減少合金針孔的數(shù)量，改善合金的冶金質(zhì)量。但是添加過量的稀土則可能形成RE-Sr金屬間化合物，弱化Sr對硅相的變質(zhì)效果；中最佳的Al-10RE中間合金加入量為3%。研究了Sr變質(zhì)對AlSi7Cu2Mg合金伸長率的影響，得到了Al-Si合金的最佳變質(zhì)工藝：Sr的加入量0.04%，靜置時間60 min，加入時鋁液溫度750℃。

其原因是：稀土添加量較小時，不會形成稀土金屬間化合物；當(dāng)添加量足以達(dá)到生成金屬間化合物、共晶復(fù)合物的金屬纖維組織及固溶強化相時， 可以顯著提高合金基體的高溫性能。過量的稀土則會加劇富RE相的聚集，成為夾雜物，從而降低合金熔體的流動性。

3、變質(zhì)工藝的影響

變質(zhì)工藝直接影響著稀土的變質(zhì)效果。對Al-Si合金，獲得穩(wěn)定變質(zhì)組織的關(guān)鍵是減少稀土的燒損，并防止稀土的偏聚， 使稀土迅速均勻地擴(kuò)散到鋁液中。稀土變質(zhì)有一潛伏期，即必須在高溫下保持一定時間，稀土才能發(fā)揮最大變質(zhì)作用。在金用模冷卻條件下，Al-Si合金的潛伏期為1-2 h， 且隨溫度升高而縮短。潛伏期的長短，主要取決于稀土在鋁液中的擴(kuò)散速度，生產(chǎn)中可根據(jù)變質(zhì)處理到澆注的時間間隔長短來選擇合適的保溫溫度及保溫時間，以期在澆鑄時能達(dá)到最佳的變質(zhì)作用。張衛(wèi)文等在研究中發(fā)現(xiàn)過共晶Al-Si合金在采用稀土變質(zhì)時出現(xiàn)不完全共晶組織。同時進(jìn)一步對其產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行探索指出，為使合金的組織均勻化，應(yīng)使初晶分布均勻， 必須盡量抑制共晶Si成為領(lǐng)先相。由此可采取加大冷卻速度，攪拌熔體等措施

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