鋁合金中影響稀土元素作用效果的因素

1、稀土元素種類(lèi)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Eu具有較強的變質(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(lèi)和鋁合金的種類(lèi)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(cháng)率都有不同程度的提高，而且兩者的較佳效果都出現在加入4.5%RE時(shí)。加入量小于該值時(shí)，隨稀土溶入量的升高，合金的抗拉強度和伸長(cháng)率同步升高；加入量大于4.5%之后，合金的抗拉強度和伸長(cháng)率同步降低。指出在Ti-B-Sr聯(lián)合細化變質(zhì)的A356鋁合金中添加適量的稀土，不僅有細化和變質(zhì)的綜合效果，而且能夠有效減緩變質(zhì)劑的“衰退”現象；同時(shí)，可以強化Sr對硅相的變質(zhì)效果，減少合金針孔的數量，改善合金的冶金質(zhì)量。但是添加過(guò)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；中較佳的Al-10RE中間合金加入量為3%。研究了Sr變質(zhì)對AlSi7Cu2Mg合金伸長(cháng)率的影響，得到了Al-Si合金的較佳變質(zhì)工藝：Sr的加入量0.04%，靜置時(shí)間60min，加入時(shí)鋁液溫度750℃。
　　
　　其原因是：稀土添加量較小時(shí)，不會(huì )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(shí)，可以顯著(zhù)提高合金基體的高溫性能。過(guò)量的稀土則會(huì )加劇富RE相的聚集，成為夾雜物，從而降低合金熔體的流動(dòng)性。
　　
　　3、變質(zhì)工藝的影響
　　
　　變質(zhì)工藝直接影響著(zhù)稀土的變質(zhì)效果。對Al-Si合金，獲得穩定變質(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(shí)間，稀土才能發(fā)揮較大變質(zhì)作用。在金用模冷卻條件下，Al-Si合金的潛伏期為1-2h，且隨溫度升高而縮短。潛伏期的長(cháng)短，主要取決于稀土在鋁液中的擴散速度，生產(chǎn)中可根據變質(zhì)處理到澆注的時(shí)間間隔長(cháng)短來(lái)選擇合適的保溫溫度及保溫時(shí)間，以期在澆鑄時(shí)能達到較佳的變質(zhì)作用。張衛文等在研究中發(fā)現過(guò)共晶Al-Si合金在采用稀土變質(zhì)時(shí)出現不完全共晶組織。同時(shí)進(jìn)一步對其產(chǎn)生機理進(jìn)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(lǐng)先相。由此可采取加大冷卻速度，攪拌熔體等措施。