稀土金属在铸造铝合金中的应用
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
【 Ｊ Ｈ Ｒ Ｈ（ ＲＥ十［卜 Ｅ ￣）
此外 ，稀土与硫 、磷 、 、砷等元素也及易化合 ，形成 Ｒ Ｓ Ｒ Ｒ Ｓ ，Ｒ Ｐ Ｒ Ｓ ， Ｅ ｓ 锑 Ｅ ， ＥＳ， Ｅ Ｓ， Ｅ ， Ｅ ｂ Ｒ Ａ 等化合物 ，反应生成 的稀土化合物 ，熔点高 、比重轻 ，上浮成渣 ， 而它们的微小 的质点则成 为铝结
０１ ０ ％之 间 ，共 晶硅 颗粒 不断 细化 ，继续 增大加 人量 时 ，共 晶硅仍 然细小 ，但凝 固组织 中 Ｈ现稀土 ％～ ． ６ １
收稿 日期 ：０ ０ １－６ 基金项 目： ２ ０ — ０ ； １ 基金项 目： 云南省教 育厅科学研究 基金（ 目编号：９２ ６ ｝ 项 ９ ０ ２ １
Ａ０ ．２ ０ ｒ ０ ２
稀 土 金属在 铸 造铝 合金 中的应 用
樊 刚，程 钢
昆明理工大学材料与冶金工程学院， 云南 昆明 ６０ ９ ） ５ ０ ３
摘 要：介 绍 了稀 土在 铝合金 铸 造 中的 作用 ，以及 它对铝合 金 组 织 、性 能的影 响 认 为 应 用稀 土 变质和精 炼工 艺为创 造环保 型铸造 业提供 了一种极 好 的选择 ，而且是提 高我 国应 用及 开发 稀 土新材料 技 术 ，实现稀 土 资 源优 势向技 术优 势 转化 的根 本 出路 ．
第一作者简介： ￣ （ ６ ）男． 樊 ｙ１ ５６ ， 副教授； ９ 主要研究方 向： 有色金属新材料的研 制与 开发
维普资讯
ｌ ４
昆 明
理 工 大
学 学Biblioteka 报 第 ２ 卷 ７
元 素偏 析现象 ．
同时 ，稀土的变质作用具有长效及重熔稳定性的特点，比用钠（ ａ、锶（ｒ Ｎ） ｓ） 作为变质剂具有 明显 的优点 稀土的变质作用只受共晶硅变化的影响，张卫文等 在研究中发现过共 晶 Ａ一ｉ １ 合金在采用稀土 ｓ 变质时出现不完全共晶组织 ，同时进一步对产生机理进行探索 ，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 ｓ 成为领先相 ，由此可采取加大冷却速度 ，搅拌熔体等措施． ｉ 王经涛 等 指出 ：在 Ａ ． 和 Ａｌ 合金中加入微量稀 土能细化枝晶，减小枝晶距离 ，但稀土对铝合金枝晶 １ Ｍｇ ＿ｉ Ｉ 的细化效果与铝合金中原有合金元素的种类和数量直接相关廖 恒成等ｔ 究 了混合稀土对ｓ变质过共晶 ｓ Ｉ 研 ｒ Ａ ．ｉ １ 合金组织 的影响指出 ： ． １ ｒ ｓ Ｏ ４ ％Ｓ 变质的 Ａ —１ ％Ｓ 合金中加入稀土可使枝晶ｄ的主干长度减小 ， ０ １ ６ ｉ １． 二次枝 晶间距增 大 ，同时稀 土 在一定 程 度上 削弱 了 ｓ 的变质效 果 ． ｒ 由于稀土金属的净化 、调质作用 对有色金属都能起到细化晶粒 ，提高再结晶温度 ，从而对铸造 合金能显著地改善工艺性能 ，对变型合金能显著地提高￣ｘ 性能 ；对镍 、钴基的耐热合金能提高抗 Ｊ： ｔ ｔ 氧化和抗高温腐蚀的能力 ，对超硬合金可 以改善韧性和耐磨性 ＿ 这些性能的改善 ，都显著地提高 了生产 企业及使用单位的经济效益 ，并能为国家减少这些宝贵资源的消耗．
氧） 、非金属 （ 如硫 ） 及金属作用 ，生成相应稳定的化台物；这些新形成的化合物多数是溶点高、密度 小 ，化学性质稳定的材料 ，稀土元素在金属 中的作用大体可归纳为如下几个方面 ： １１精炼作 用 ． 稀土元素易与氧 、氢 、氮等气体生成 Ｒ ２ Ｒ Ｈ Ｒ Ｈ ， ２ ０ ３０ Ｅ０ ， Ｅ ， Ｅ 在 ５ ～ ０ ％时 Ｒ Ｅ与 Ｎ作用生成难熔的 Ｒ Ｎ，特别是稀土有较强的去氢作用 ，添加稀土的铝合金氢的含量明显降低．这主要是 由于稀土与氢 Ｅ 有较大的亲合力，能大量吸附和溶解氢， 稀土与氢的化合物熔点较高 ， 并且弥散分布于铝液中，这部分 以化合物形成的氢不会 聚集形成气泡 ， 故可降低铝的含氢量和针孔率… ． ４３ｆ Ｅ ｆ＋２ｆ 一 ２ Ｒ ２ ３ 固 ） ／ Ｒ Ｏ ｊ ／ ＥＯ （ ３
晶过程 的异质 晶核．
１２变质作 用 ．
稀土元素原子半径为 ０１４０ ０ｍ ． － ． ４ ｍ，比铝原子半径 Ｏ１３ ｍ大 ， ７ ２ ． ｍ ４ 它易填补铝合金相的表面缺陷 ， 阻碍晶粒长大， 具有 晶细化粒作用， 晶网络更为清晰 ， 使枝 从而改善台金的热塑性 稀土化合物微小的固态 质点提供了异质晶核或在结晶界面上偏聚阻碍 晶胞的长大， 为钢液结 晶细化提供了较好的热力条件． 此外． 铝 与稀土形 成化台 物在 金属液 中可作 为晶核 ， 高金属形核 率 试验 表 明 ，稀土对铝 合金具 有 良好的变 提 。 质效果． 在铝合金 （ Ｌ Ｏ ）中加入 ０１ Ｚ Ｉ１ ． ％混合稀土时 ，共晶硅呈不规则颗粒状和少许短棒状 ． 加人量在
关键词 ： 铝合金 ： 稀土元 素 ： 织性 能 组
中图分 类号：Ｇ１６４ Ｔ ４ ．５
文献标识 码： Ａ
文章编 号： ０ ７８ ５ （０２０ ．１－４ １０ ．５ Ｘ ２０ ）２０ ３０
Ｏ 引言
铸造铝合金是在纯铝 的基础上加人其它金属或非金属元素，不仅能保持纯铝的基本性能 ，而且 由 于合 金化及 热处理 的作用 ，使 铝台 金具有 良好 的综 合性 能 ，不 但大量用 于 军事工 业 、农业 、轻工业 、重 工业和交通运输事业 ， 也广泛用作建筑结构材料 、 家庭生活用具和体育用品等． 对于稀土在铝台金中的应
维普资讯
第２ ７卷 第 ２ 期 ２０ ０ ２年 ４月
昆
明
理
工
大
学
学
报
ＶＯ ＿ ７ Ｎｏ ２ 】 ２
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＫｕ ｍ ｉ ｇ Ｕｎ ｖ ｒｉｙ ｏ Ｓ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔｅ ｈ ｌｇ ｏ ｒ ａ ｎ ｎ ｉ ｅ ｓｔ ｆ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎｏｏ ｙ ｏ
用 ，多年来进 行 了许 多研究 ，利用稀 土元 素独特 的物理 、化学性 质 ．开发 ｍ众多 的含稀 土台金 材料 ，进
一
步提 高 了材料 性能 ．
１稀土在铸 造铝合金 中的作用
稀土 元素 的原 子半 径 大于常 见金属 如 Ａ１Ｍｇ ．因此稀 土元素 在这 些金属 中的 固溶 度极低 ，几 乎 ． 等 不能形成 固溶体；由于稀 土元素具 有很 高的 化学活性 ， 稀土元 素在化学反 应 中异 常活泼 ， 易 与气体 （ 极 如
此外 ，稀土与硫 、磷 、 、砷等元素也及易化合 ，形成 Ｒ Ｓ Ｒ Ｒ Ｓ ，Ｒ Ｐ Ｒ Ｓ ， Ｅ ｓ 锑 Ｅ ， ＥＳ， Ｅ Ｓ， Ｅ ， Ｅ ｂ Ｒ Ａ 等化合物 ，反应生成 的稀土化合物 ，熔点高 、比重轻 ，上浮成渣 ， 而它们的微小 的质点则成 为铝结
０１ ０ ％之 间 ，共 晶硅 颗粒 不断 细化 ，继续 增大加 人量 时 ，共 晶硅仍 然细小 ，但凝 固组织 中 Ｈ现稀土 ％～ ． ６ １
收稿 日期 ：０ ０ １－６ 基金项 目： ２ ０ — ０ ； １ 基金项 目： 云南省教 育厅科学研究 基金（ 目编号：９２ ６ ｝ 项 ９ ０ ２ １
Ａ０ ．２ ０ ｒ ０ ２
稀 土 金属在 铸 造铝 合金 中的应 用
樊 刚，程 钢
昆明理工大学材料与冶金工程学院， 云南 昆明 ６０ ９ ） ５ ０ ３
摘 要：介 绍 了稀 土在 铝合金 铸 造 中的 作用 ，以及 它对铝合 金 组 织 、性 能的影 响 认 为 应 用稀 土 变质和精 炼工 艺为创 造环保 型铸造 业提供 了一种极 好 的选择 ，而且是提 高我 国应 用及 开发 稀 土新材料 技 术 ，实现稀 土 资 源优 势向技 术优 势 转化 的根 本 出路 ．
第一作者简介： ￣ （ ６ ）男． 樊 ｙ１ ５６ ， 副教授； ９ 主要研究方 向： 有色金属新材料的研 制与 开发
维普资讯
ｌ ４
昆 明
理 工 大
学 学Biblioteka 报 第 ２ 卷 ７
元 素偏 析现象 ．
同时 ，稀土的变质作用具有长效及重熔稳定性的特点，比用钠（ ａ、锶（ｒ Ｎ） ｓ） 作为变质剂具有 明显 的优点 稀土的变质作用只受共晶硅变化的影响，张卫文等 在研究中发现过共 晶 Ａ一ｉ １ 合金在采用稀土 ｓ 变质时出现不完全共晶组织 ，同时进一步对产生机理进行探索 ，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 ｓ 成为领先相 ，由此可采取加大冷却速度 ，搅拌熔体等措施． ｉ 王经涛 等 指出 ：在 Ａ ． 和 Ａｌ 合金中加入微量稀 土能细化枝晶，减小枝晶距离 ，但稀土对铝合金枝晶 １ Ｍｇ ＿ｉ Ｉ 的细化效果与铝合金中原有合金元素的种类和数量直接相关廖 恒成等ｔ 究 了混合稀土对ｓ变质过共晶 ｓ Ｉ 研 ｒ Ａ ．ｉ １ 合金组织 的影响指出 ： ． １ ｒ ｓ Ｏ ４ ％Ｓ 变质的 Ａ —１ ％Ｓ 合金中加入稀土可使枝晶ｄ的主干长度减小 ， ０ １ ６ ｉ １． 二次枝 晶间距增 大 ，同时稀 土 在一定 程 度上 削弱 了 ｓ 的变质效 果 ． ｒ 由于稀土金属的净化 、调质作用 对有色金属都能起到细化晶粒 ，提高再结晶温度 ，从而对铸造 合金能显著地改善工艺性能 ，对变型合金能显著地提高￣ｘ 性能 ；对镍 、钴基的耐热合金能提高抗 Ｊ： ｔ ｔ 氧化和抗高温腐蚀的能力 ，对超硬合金可 以改善韧性和耐磨性 ＿ 这些性能的改善 ，都显著地提高 了生产 企业及使用单位的经济效益 ，并能为国家减少这些宝贵资源的消耗．
氧） 、非金属 （ 如硫 ） 及金属作用 ，生成相应稳定的化台物；这些新形成的化合物多数是溶点高、密度 小 ，化学性质稳定的材料 ，稀土元素在金属 中的作用大体可归纳为如下几个方面 ： １１精炼作 用 ． 稀土元素易与氧 、氢 、氮等气体生成 Ｒ ２ Ｒ Ｈ Ｒ Ｈ ， ２ ０ ３０ Ｅ０ ， Ｅ ， Ｅ 在 ５ ～ ０ ％时 Ｒ Ｅ与 Ｎ作用生成难熔的 Ｒ Ｎ，特别是稀土有较强的去氢作用 ，添加稀土的铝合金氢的含量明显降低．这主要是 由于稀土与氢 Ｅ 有较大的亲合力，能大量吸附和溶解氢， 稀土与氢的化合物熔点较高 ， 并且弥散分布于铝液中，这部分 以化合物形成的氢不会 聚集形成气泡 ， 故可降低铝的含氢量和针孔率… ． ４３ｆ Ｅ ｆ＋２ｆ 一 ２ Ｒ ２ ３ 固 ） ／ Ｒ Ｏ ｊ ／ ＥＯ （ ３
晶过程 的异质 晶核．
１２变质作 用 ．
稀土元素原子半径为 ０１４０ ０ｍ ． － ． ４ ｍ，比铝原子半径 Ｏ１３ ｍ大 ， ７ ２ ． ｍ ４ 它易填补铝合金相的表面缺陷 ， 阻碍晶粒长大， 具有 晶细化粒作用， 晶网络更为清晰 ， 使枝 从而改善台金的热塑性 稀土化合物微小的固态 质点提供了异质晶核或在结晶界面上偏聚阻碍 晶胞的长大， 为钢液结 晶细化提供了较好的热力条件． 此外． 铝 与稀土形 成化台 物在 金属液 中可作 为晶核 ， 高金属形核 率 试验 表 明 ，稀土对铝 合金具 有 良好的变 提 。 质效果． 在铝合金 （ Ｌ Ｏ ）中加入 ０１ Ｚ Ｉ１ ． ％混合稀土时 ，共晶硅呈不规则颗粒状和少许短棒状 ． 加人量在
关键词 ： 铝合金 ： 稀土元 素 ： 织性 能 组
中图分 类号：Ｇ１６４ Ｔ ４ ．５
文献标识 码： Ａ
文章编 号： ０ ７８ ５ （０２０ ．１－４ １０ ．５ Ｘ ２０ ）２０ ３０
Ｏ 引言
铸造铝合金是在纯铝 的基础上加人其它金属或非金属元素，不仅能保持纯铝的基本性能 ，而且 由 于合 金化及 热处理 的作用 ，使 铝台 金具有 良好 的综 合性 能 ，不 但大量用 于 军事工 业 、农业 、轻工业 、重 工业和交通运输事业 ， 也广泛用作建筑结构材料 、 家庭生活用具和体育用品等． 对于稀土在铝台金中的应
维普资讯
第２ ７卷 第 ２ 期 ２０ ０ ２年 ４月
昆
明
理
工
大
学
学
报
ＶＯ ＿ ７ Ｎｏ ２ 】 ２
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＫｕ ｍ ｉ ｇ Ｕｎ ｖ ｒｉｙ ｏ Ｓ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔｅ ｈ ｌｇ ｏ ｒ ａ ｎ ｎ ｉ ｅ ｓｔ ｆ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎｏｏ ｙ ｏ
用 ，多年来进 行 了许 多研究 ，利用稀 土元 素独特 的物理 、化学性 质 ．开发 ｍ众多 的含稀 土台金 材料 ，进
一
步提 高 了材料 性能 ．
１稀土在铸 造铝合金 中的作用
稀土 元素 的原 子半 径 大于常 见金属 如 Ａ１Ｍｇ ．因此稀 土元素 在这 些金属 中的 固溶 度极低 ，几 乎 ． 等 不能形成 固溶体；由于稀 土元素具 有很 高的 化学活性 ， 稀土元 素在化学反 应 中异 常活泼 ， 易 与气体 （ 极 如