鋁合金中影響稀土元素作用效果的因素

【中鎢在線新聞網-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合金的變質效果，發現Eu具有最強的變質能力，La次之，Ce、Pr、Nd和混合稀土的變質能力稍低于La。稀土的變質能力隨原子半徑的減小而迅速降低，到Er、Y已基本不具有變質能力，且RE的變質作用對冷速敏感，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，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聯合細化變質的A356鋁合金中添加適量的稀土， 不僅有細化和變質的綜合效果，而且能夠有效減緩變質劑的“衰退”現象；同時，可以強化Sr對硅相的變質效果，減少合金針孔的數量，改善合金的冶金質量。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對硅相的變質效果；中最佳的Al-10RE中間合金加入量為3%。研究了Sr變質對AlSi7Cu2Mg合金伸長率的影響，得到了Al-Si合金的最佳變質工藝：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；當添加量足以達到生成金屬間化合物、共晶復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、變質工藝的影響

變質工藝直接影響著稀土的變質效果。對Al-Si合金，獲得穩定變質組織的關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散到鋁液中。稀土變質有一潛伏期，即必須在高溫下保持一定時間，稀土才能發揮最大變質作用。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散速度，生產中可根據變質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，以期在澆鑄時能達到最佳的變質作用。張衛文等在研究中發現過共晶Al-Si合金在采用稀土變質時出現不完全共晶組織。同時進一步對其產生機理進行探索指出，為使合金的組織均勻化，應使初晶分布均勻， 必須盡量抑制共晶Si成為領先相。由此可采取加大冷卻速度，攪拌熔體等措施

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