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铝合金中影响稀土元素作用效果的因素

    1、稀土元素种类的影响

    研究了单一稀土及混合稀土对共晶Al-Si合金的变质效果,发现Eu具有最强的变质能力,La次之,Ce、Pr、Nd和混合稀土的变质能力稍低于La。稀土的变质能力随原子半径的减小而迅速降低,到Er、Y已基本不具有变质能力,且RE的变质作用对冷速敏感,适用于金属型铸件。

    2、稀土元素加入量的影响

    稀土在铝合金中的作用不仅与稀土元素的种类和铝合金的种类有关,稀土添加量不同,其作用也不同。在ZA1Si7Mg1A合金中加入稀土后,合金的抗拉强度和伸长率都有不同程度的提高, 而且两者的最佳效果都出现在加入4.5%RE时。加入量小于该值时,随稀土溶入量的升高,合金的抗拉强度和伸长率同步升高;加入量大于4.5%之后,合金的抗拉强度和伸长率同步降低。指出在Ti-B-Sr联合细化变质的A356铝合金中添加适量的稀土, 不仅有细化和变质的综合效果,而且能够有效减缓变质剂的“衰退”现象;同时,可以强化Sr对硅相的变质效果,减少合金针孔的数量,改善合金的冶金质量。但是添加过量的稀土则可能形成RE-Sr金属间化合物,弱化Sr对硅相的变质效果;中最佳的Al-10RE中间合金加入量为3%。研究了Sr变质对AlSi7Cu2Mg合金伸长率的影响,得到了Al-Si合金的最佳变质工艺:Sr的加入量0.04%,静置时间60 min,加入时铝液温度750℃。
    其原因是:稀土添加量较小时,不会形成稀土金属间化合物;当添加量足以达到生成金属间化合物、共晶复合物的金属纤维组织及固溶强化相时, 可以显着提高合金基体的高温性能。过量的稀土则会加剧富RE相的聚集,成为夹杂物,从而降低合金熔体的流动性。

    3、变质工艺的影响

    变质工艺直接影响着稀土的变质效果。对Al-Si合金,获得稳定变质组织的关键是减少稀土的烧损,并防止稀土的偏聚, 使稀土迅速均匀地扩散到铝液中。稀土变质有一潜伏期,即必须在高温下保持一定时间,稀土才能发挥最大变质作用。在金用模冷却条件下,Al-Si合金的潜伏期为1-2 h, 且随温度升高而缩短。潜伏期的长短,主要取决于稀土在铝液中的扩散速度,生产中可根据变质处理到浇注的时间间隔长短来选择合适的保温温度及保温时间,以期在浇铸时能达到最佳的变质作用。张卫文等在研究中发现过共晶Al-Si合金在采用稀土变质时出现不完全共晶组织。同时进一步对其产生机理进行探索指出,为使合金的组织均匀化,应使初晶分布均匀, 必须尽量抑制共晶Si成为领先相。由此可采取加大冷却速度,搅拌熔体等措施

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