一厕氨、稀土在鑄造鋁合金中的作用

　　稀土在鑄造鋁合金中的應(yīng)用國外開展的較早进每，德國在二戰(zhàn)期間就研制了四種稀土鋁合金用于制造發(fā)動機(jī)、內(nèi)燃機(jī)的復(fù)雜零件命斧。我國在這方面的研究和應(yīng)用始于20 世紀(jì)60年代田晚。雖然起步較晚，但 發(fā)展較快国葬，從機(jī)理研究到實(shí)際應(yīng)用都做了大量的工作贤徒，并已經(jīng)取得了一些成果。

　　1.稀土在鋁合金中的精煉作用

　　鋁合金中添加適量稀土元素對精煉效果具有促進(jìn)作用汇四。稀土元素可以改善夾雜物形態(tài)接奈，凈化晶界。作者采用真空吸鑄法研究了AlRE中間合金對A356合金 流動性的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明合金熔體中加入適量的稀土元素序宦，能夠使固液相線溫度差減少睁壁，減小合金的糊狀凝固趨勢，并且降低合金熔體表面張力互捌，此外還有去氣返雷、除雜的精煉作用，這都會使熔體流動性提高弓席，粘度降低阎员，有利 于夾雜物和氣體的排除。

　　已研究開發(fā)出一種含有稀土化合物的鋁合金新型熔劑转是，該熔劑通過發(fā)生一系列的物理和化學(xué)反應(yīng)伐藕，不僅可使A356合金熔體720℃時的含氫量由大于0.30ml／100g(Al)下降到0.10 ml／100g(Al)以下，除氣效果顯著粤段，并使A356合金的室溫抗拉強(qiáng)度提高7.27％肝芯，延伸率提高85.58％。但是幢剂，過量的稀土元素也會加劇富RE相的聚集智贰，成為夾雜物，從而降低合金熔體的流動性凳赃。 

　　2.稀土對鋁合金的細(xì)化作用

　　有目的地抑制柱狀晶和雙柱狀晶生長涣母，促進(jìn)細(xì)小等軸晶形成，這種工藝過程就叫作晶粒細(xì)化處理撕贞。由于晶粒得以細(xì)化更耻，合金的性能得到提高，同時還使縮松捏膨、熱裂秧均、針孔等缺陷下降。細(xì)化處理的最基本方法是抑制形核号涯，以及向熔體中添加晶粒細(xì)化劑的外來形核質(zhì)點(diǎn)目胡。目前，添加細(xì)化劑的方法成為最有效链快、最實(shí)用的方法誉己。鑄造鋁合金中常用的共有三種類型的晶粒細(xì)化劑：二元Al－Ti合金、二元Al－B合金和三元Al－Ti－B合金久又。中間合金(晶粒細(xì)化劑)加入到鋁合金熔體中發(fā)生溶解巫延，釋放出金屬間化合物相， 成為外來形核核心地消。

　　在鋁合金中加入稀土炉峰，既可細(xì)化晶粒畏妖，也可明顯細(xì)化枝晶組 織(減小二次枝晶間距)，其最佳效果對應(yīng)于不同的稀土含量宗揣。但是层掺，其細(xì)化效果弱于Ti、B等元素芍摩。稀土加入的臨界值與合金的 熔煉渴门、澆鑄條件有密切關(guān)系。只有在一定的生產(chǎn)工藝條件下宪隅，一定量的稀土才會有最好的細(xì)化效果唆蕾。

　　采用一般細(xì)化劑，隨著鋁液 靜置時間的延長赫丈，細(xì)化效果逐漸衰退衡辨；采用 Al－5Ti－1B－10RE中間合金，稀土元素能阻止細(xì)化元素發(fā)生聚集官溜、沉淀怎开，對Ti、B的細(xì)化作用有一定的促進(jìn)作用牵字，可有效抑制鋁硅合金長時間靜置過程中晶粒尺寸的衰退铲蒸，適合于大批量生產(chǎn)汽車鋁合金鑄件。

　　3.稀土對鋁硅合金的變質(zhì)作用

　　鑄造Al－Si合金中Si相在自然生長條件下會長成塊狀或片狀的脆性相岸夯，它嚴(yán)重割裂基體麻献，降低合金的強(qiáng)度和塑性，因而需要將它改變成有利的形態(tài)。變質(zhì)處理使共晶Si由粗大的 片狀變成細(xì)小纖維狀或?qū)悠瑺睿瑥亩岣吆辖鹦阅芪ⅰＦ褚寻l(fā)現(xiàn)题画，堿金屬中的K、Na压储，堿土 金屬中的Ca鲜漩、Sr，稀土元素Eu集惋、La孕似、Ce和混合稀土，氮族元素Sb刮刑、Bi喉祭，氧族元素S、Te等均 具有變質(zhì)作用张重。在Al－Si合金中抛惶，添加鋁稀土中間合金或稀土氯化物和氟化物伍茎，可使共晶Si相由片條狀變成球粒狀。不同稀土的變質(zhì)能力不同衡蟹，大體上隨著原子半徑由大變小已清，變質(zhì)能 力由強(qiáng)變?nèi)?/p>

　　稀土變質(zhì)劑具有很好的長效性和重熔穩(wěn)定性，吸氣傾向小镇弄，無污染卷霜、加入工藝簡便、 無腐蝕作用纽肄。研究結(jié)果表明遗渊，含La為0.056％變質(zhì)后的合金，重熔10次夹村，每次取樣進(jìn)行金相檢驗(yàn)啤邑，發(fā)現(xiàn)最終仍有變質(zhì)效果，La的最終濃度仍有0.035％岩模，仍處于最佳變質(zhì)范圍之內(nèi)津函。0.3 ％混合稀土變質(zhì)合金，重熔5次孤页，發(fā)現(xiàn)最終仍有良好變質(zhì)效果尔苦。

　　變質(zhì)工藝直接影響著稀土的變質(zhì)效果。對Al－Si合金行施，獲得穩(wěn)定變質(zhì)組織的關(guān)鍵是減 少稀土的燒損允坚，并防止稀土的偏聚，使稀土迅速均勻地擴(kuò)散到鋁液中蛾号。稀土變質(zhì)有一潛伏期 稠项，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)作用鲜结。 

　　二展运、稀土在鑄造鋁合金面臨的機(jī)遇和對策

　　我國稀土在鋁合金中的應(yīng)用經(jīng)歷過一個特殊的高速發(fā)展時期。1989年精刷，我國含稀土的鋁及其制品的總量達(dá)到12萬噸拗胜，約占鋁產(chǎn)量的16％。但是怒允，近 年來稀土在鋁合金中的應(yīng)用發(fā)展速度明顯放緩埂软。在此形勢下，要充分利用我國的稀土資源優(yōu) 勢思袋，以企業(yè)為主體聪供，走產(chǎn)學(xué)研結(jié)合之路，進(jìn)行稀土的深加工估骡，實(shí)現(xiàn)稀土在鑄造鋁合金領(lǐng)域應(yīng) 用的可持續(xù)發(fā)展蜒且，提高進(jìn)入WTO以后的國際競爭力筝妥。

　　1.加強(qiáng)應(yīng)用基礎(chǔ)研究，正確評價稀土的作用

　　盡管稀土元素本身的精煉琅沟、細(xì)化和變質(zhì)能力并不是最強(qiáng)毛龟，但是輔以常規(guī)精煉劑、細(xì)化劑和變質(zhì)劑進(jìn)行復(fù)合熔體處理区基，可以獲得更好的精煉胡撩、細(xì)化和變質(zhì)效果，從而提高鑄件性能砍绞。因此 派交，應(yīng)該開展以下基礎(chǔ)研究工作：進(jìn)一步深入研究稀土在鑄造鋁合金中的精煉、細(xì)化和變質(zhì)機(jī) 制冲杀；研究稀土元素與常用細(xì)化元素Ti和B效床、稀土元素與常用變質(zhì)元素Sr和Na在鑄造鋁合金中 的變質(zhì)作用；研究含稀土與其它細(xì)化元素和變質(zhì)元素對鑄造鋁合金的復(fù)合細(xì)化和復(fù)合變質(zhì)作用权谁。

　　2.研究優(yōu)質(zhì)鋁合金稀土添加劑的制備工藝

　　由于對稀土元素的作用機(jī)制研究不足剩檀，目前含稀土的細(xì)化型和變質(zhì)型中間合金質(zhì)量差別大， 加上現(xiàn)場生產(chǎn)工藝的復(fù)雜性旺芽，限制了稀土在鋁合金鑄造生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用沪猴。因此，要推動稀 土在鑄造鋁合金中的應(yīng)用采章，應(yīng)該研究不同成分和組織特征的含稀土復(fù)合細(xì)化劑和復(fù)合變質(zhì)劑 對鑄造鋁合金的細(xì)化和變質(zhì)效果运嗜，在此基礎(chǔ)上研究含稀土細(xì)化劑、變質(zhì)劑和精煉劑的制備工藝悯舟。

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