稀土钇(Y)对Al—5Mg合金锻造性能的影响研究
稀土La和Ce对ZL201合金铸造性能的影响
2008 年 8 月
● 铸造技术 ●
稀土 La 和 Ce 对 ZL201 合金铸造性能的影响
米国发，刘彦磊，龚海军
（河南理工大学 材料科学与工程学院，河南 焦作 ４５４００３）
摘 要：研究了稀土 Ｌａ 和 Ｃｅ 的加入对 ＺＬ２０１ 合金流动性、自由线收缩、合金热裂倾向的影响。试验表明：稀
Ｃｕ
Ｍｎ
Ｔｉ
Ｆｅ
Ａｌ
４．８７
０．８５
０．２０
０．１７
余量
1.2 合金熔炼 合 金 在 ７．５ ｋＷ 的 井 式 电 阻 炉 中 熔 化 ，用
ＧＫ－２ 型温度控制仪对炉温进行控制。为防止增 铁，选用石墨坩埚熔炼。将备用的定量 Ａｌ－１０％Ｌａ 和 Ａｌ－１０％Ｃｅ 中间合金用铝箔包好，在熔体温度达 到 ７６０℃时用钟罩压入，静置 ５ｍｉｎ 后对熔体轻微 搅拌以使稀土充分熔解和分布均匀。再静置 ３０ ｍｉｎ，其间熔体不需经任何其它净化处理。浇注前用 镍铬-镍硅热电偶测量熔体的实际温度，撇渣后于 ７２０ ℃进行浇注。 1.3 试验仪器及原理
４５０
３５０
２５０ ０
０．２
０．４
０．６
０．８
Ｌａ 和 Ｃｅ 的加入量（质量分数，％）
图 １ 稀土对合金流动性的影响 Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ ｅｌｅｍｅｎｔｓ
ｏｎ ｆｌｕｉｄｉｔｙ ｏｆ ａｌｌｏｙ
ｍｍ。而当加入 Ｃｅ 的质量分数为 ０．５％时，流动性 提高到 ６１５ ｍｍ，比未加稀土合金的流动性增长了 ３３８ ｍｍ；加入质量分数 ０．６％的 Ｌａ 后，合金流动 性也增加了 １８３ ｍｍ。可见不同稀土元素的加入对 ＺＬ２０１ 合金的流动性的提高有显著的作用。
稀土对铝合金力学性能影响的研究进展
稀土对铝合金力学性能影响的研究进展一、稀土元素对铝合金的强化作用稀土元素在铝合金中的加入可以通过多种方式对其进行强化。
稀土元素可以形成固溶体强化，通过扩散控制晶粒生长和改善晶界结构来提高材料的强度和硬度。
稀土元素还可以形成沉淀物强化，通过在晶间扩散产生的沉淀物来提高材料的强度。
稀土元素还可以与铝合金中的其他元素形成间隙固溶体，提高合金的塑性和韧性。
二、稀土元素对铝合金的晶粒细化作用铝合金的晶粒尺寸对其力学性能有着重要影响，晶粒细化可以提高材料的强度和塑性。
稀土元素的加入可以有效地细化铝合金的晶粒，进而改善材料的力学性能。
这是因为稀土元素可以在晶界处形成固溶体，阻碍晶界的迁移，使得晶界的能量增加，从而抑制晶界的生长，实现晶粒细化。
三、稀土元素对铝合金的耐热性能影响稀土元素还可以显著地提高铝合金的耐热性能。
当合金处于高温环境下时，稀土元素可以形成不同形式的稳定相，阻碍材料的晶粒长大，从而提高了材料的耐热性能。
稀土元素的加入还能够减小合金的热膨胀系数，改善合金的热稳定性。
四、稀土元素对铝合金的抗腐蚀性能影响研究表明，稀土元素的加入可以提高铝合金的抗腐蚀性能。
这是因为稀土元素可以在合金中形成致密的氧化膜，阻止金属与外界介质的直接接触，从而减缓了合金的锈蚀速度。
稀土元素还可以提高合金表面的亲水性，使得合金更加耐蚀。
五、稀土元素对铝合金可加工性的影响稀土元素的加入对铝合金的可加工性也有一定的影响。
研究发现，适量的稀土元素加入可以使得铝合金的变形抗力降低，塑性增强，从而提高了合金的可加工性。
稀土元素的加入还可以改善合金的断裂韧性和疲劳寿命，使得合金更加适合复杂的加工工艺。
结论稀土元素在铝合金中的加入可以显著改善合金的力学性能，包括强化作用、晶粒细化作用、耐热性能提高、抗腐蚀性能提高以及可加工性的改善。
目前的研究还存在一些问题，如稀土元素的最佳添加量、添加顺序、添加方式等方面还需要进一步的研究。
未来需要加强对稀土对铝合金力学性能影响的研究，以实现更好地应用和推广。
金属钇在钢铁中的应用
金属钇在钢铁中的应用
金属钇(元素符号Y)是一种重稀土金属元素。
它位于元素周期表中第Ⅲ族的5周期内。
钇的物化性质与其他稀土金属相似，且常与其他稀土金属的稀土矿物共生在一起，是较为重要的重稀土金属。
金属钇在有色合金、钢铁、稀土永磁及军工等领域中有很多应用。
其中钢铁中应用是：
1、在高温下的钢铁液中，Y与S ,O2，P, C,N作用而生成YS,Y2O3，YP,YC和YN等化合物，提高了钢铁的使用性能。
2、在钢铁液中，Y 与夹杂物如Al2O
3、MnS相互反应而生成Y2O3、YS，而Al2O3, M nS变为Mn，Al，使钢铁的综合性能提高。
3、有时，Y也可与钢铁进行合金化而生成新的化合物，有利于钢铁性能的改进。
4、在铸铁中，加入Y≤1.0%后，可提高共晶温度及固溶度，以改善工艺性。
5、在18-8型不锈钢中，加入Y 0.015-0.07%,可明显提高耐针孔腐蚀性，有利于应用环境的要求。
6、在耐热钢中加Y 0.3%后，可显著降低钢在不同温度下的氧化速率，减少氧化增量，提高使用寿命。
7、45号钢在960℃下的盐熔渗硼时，加入以Y为主的稀土化合物后，可提高硼的渗速和渗量，Y 也渗入表层中使表面性能大为改善，也提高钢表面的耐蚀性，使渗层厚度提高2 2-25%，使用效果更好，经济价值更高。
8、在石油无缝钢管的生产中加入Y后，可降低淬火裂纹和锻造裂纹，简化了热处理工艺。
9、有些高合金不锈钢中加入Y 0.02-0.05%后，可明显改善材料的热塑性，提高加工性能。
锻造镁合金及影响锻造成形的几个关键因素
锻造镁合金及影响锻造成形的几个关键因素1 引言镁合金是较轻的金属结构材料，具有高的比强度和比刚度、良好的阻尼、电磁屏蔽及尺寸稳定性、易加工、可回收等特点。
近年来，镁合金在汽车、通讯、3C产品、交通运输、家用电器、新能源等领域中的应用增长迅速。
目前，镁合金产品的成形方式主要是铸造，其中尤以压铸件为主导，但压铸产品性能、可靠性、成品率、材料利用率和设备能力等都受到限制，且无法满足航空、军工等领域中高性能结构件的要求。
锻造镁合金具有更高的强度、更好的延展性和更多样化的力学性能，从表1及图1给出的不同成形方法的镁合金件及几种常用锻造镁合金的典型力学性能可以看出，锻造成形方法能获得满足更多需要的高性能镁锻件，是铸造镁合金产品所无法取代的。
表1几种常见锻造镁合金的典型力学性能但是几十年来，镁合金的锻造产品仅用在很少的几个方面，主要原因是镁合金自身塑变特性决定其难于锻造成形，制造成本较高，产品价格昂贵。
图1变形、砂型铸造、压铸镁合金的屈服强度与延伸率有关镁合金锻造成形方面的研究投入不多，成果也相对较少。
上世纪90年代，国内李相容、关学丰、王迪瓒等曾进行了镁合金锻件方面的研究，但仅有哈尔滨的研究者在1998年锻制出力学性能，高、低倍组织和尺寸精度均符合要求的上机匣，是目前国内最大的镁合金锻件。
随后的几年没见有该方面的报道。
直到2002年的TMS镁讨论会上才展示了汽车上使用的部分镁合金锻造产品，但主要是挤压或轧制板材、管材和棒材，真正的高性能镁合金模锻件仍很少看到。
最近两三年来，德国、日本、以色列等其他国家在镁合金锻造方面都做了许多工作。
2003年K.U.Kainer报道了用三轴锻造工艺制备出多种能承受极高的静态和动态交变载荷直升机及赛车发动机镁合金锻件，且这些锻件能服役于航空、汽车等工业领域的高温环境中。
镁合金锻造正日益受到重视，但目前，我国基本上还是一片空白。
本文从最常用的两类锻造镁合金着手，重点论述了镁合金锻造成形的特点、影响锻造成形的几个关键因素及研究概况，为锻造镁合金的研制提供参考。
稀土对铝合金力学性能影响的研究进展
稀土对铝合金力学性能影响的研究进展
近年来，随着稀土材料的广泛应用，研究稀土对铝合金力学性能的影响已成为一个热点领域。
本文将对相关研究进展进行综述。
首先，稀土对铝合金强度的影响。
稀土元素可以通过增强晶界强度和改善晶体结构等方式来提高铝合金的强度。
研究表明，添加稀土元素后，铝合金的抗拉、屈服和硬度等力学性能均有所提升。
其中，镧系稀土元素的强化效果最为显著，其次是铈系和钐系稀土元素。
此外，添加稀土元素还有助于提高铝合金的抗疲劳性能和耐蚀性能。
其次，稀土对铝合金塑性的影响。
添加稀土元素后，铝合金的塑性有所下降。
这是因为稀土元素会影响材料的晶体结构，使其难以发生滑移。
同时，稀土元素还能够在晶界形成胶囊结构，抑制晶粒生长，因此也会对材料的塑性产生一定影响。
不过，通过优化稀土添加量、热处理条件等方法，可以在一定程度上改善铝合金的塑性，从而使其在力学性能和塑性之间达到平衡。
总之，稀土元素对铝合金力学性能的影响是多方面的，既有其强化作用，又有其对塑性和热稳定性的影响。
因此，在铝合金的设计和加工过程中，需要综合考虑稀土元素的添加量、热处理工艺等因素，以达到最优化的力学性能和塑性平衡。
未来，还需要进一步深入研究稀土元素与铝合金的相互作用机理，为铝合金的应用和开发提供更可靠的科学依据。
稀土掺杂Y3Al5O12、YAl3(BO3)4材料的制备及性能研究
稀土掺杂Y3Al5O12、YAl3（BO3）4材料的制备及性能研究稀土掺杂Y3Al5O12、YAl3（BO3）4材料的制备及性能研究引言：稀土材料由于其独特的光学和电学性能，在能源、信息技术和生物医学领域得到了广泛应用。
其中，稀土掺杂Y3Al5O12（YAG）和YAl3（BO3）4（YAB）材料具有优异的光学性能，尤其在激光器、光纤通信系统和光催化方面具有重要应用价值。
因此，对于稀土掺杂YAG和YAB材料的制备方法及性能研究具有重要的科学意义和应用价值。
一、制备方法1. 溶胶凝胶法制备稀土掺杂YAG材料溶胶凝胶法是制备YAG材料的一种常见方法。
首先，采用化学混合法将稀土金属盐和铝盐溶解于某种溶剂中形成溶胶。
然后，通过水解反应，在溶胶中生成氢氧化物沉淀。
接下来，将氢氧化物沉淀通过热处理，得到YAG晶体。
最后，经过烧结过程，得到终产物。
团队采用不同掺杂的稀土金属盐作为原料，调节金属离子浓度和掺杂比例，以进一步优化YAG晶体的光学性能。
2. 热处理法制备稀土掺杂YAB材料热处理法是制备YAB材料的一种常见方法。
首先，在高温下将YAlO3和YBO3粉末按照一定的摩尔比例混合，在氧气气氛中进行高温煅烧。
然后，对煅烧后的粉末进行冷却处理，得到YAB晶体。
团队通过改变煅烧温度和时间，优化了YAB晶体的晶体结构和光学性能。
二、性能研究1. 光学性能研究通过紫外-可见吸收光谱和荧光光谱分析，研究材料的吸收和发射光谱特性。
结果表明，稀土掺杂YAG和YAB材料在可见光区具有较强的吸收和发射能力，适用于激光器和光纤通信系统。
2. 结构性能研究采用X射线衍射仪对材料的晶体结构进行分析。
结果显示，稀土掺杂YAG和YAB材料呈现出正交晶体结构，并且固溶度较高。
控制掺杂离子的尺寸和正负电荷可以改变晶体结构和性能。
3. 光催化性能研究采用光催化降解有机物的方法，研究稀土掺杂YAG和YAB材料的光催化性能。
实验结果表明，YAG和YAB材料具有较高的光催化活性，可应用于环境污染的治理和水处理等方面。
稀土对铝合金力学性能影响的研究进展
稀土对铝合金力学性能影响的研究进展稀土元素是铝合金中常用的添加元素之一，对铝合金力学性能有着显著的影响。
随着稀土铝合金的广泛应用，对稀土元素对铝合金力学性能影响的研究也越来越深入。
本文主要综述了稀土元素对铝合金力学性能影响的研究进展。
稀土元素可以通过固溶、析出、析出相转变等方式，改变铝合金的晶体结构、晶格畸变和析出相分布等力学性能的决定因素，进而影响铝合金的力学性能。
稀土元素与铝的固溶度较小，通常是以固溶、析出相的形式存在于铝合金中。
稀土元素通过固溶和析出相的方式对铝合金的强度进行调控。
以挤压变形方式制备的铝稀土合金，掺入少量稀土元素即可显著提高其屈服强度和抗拉强度。
研究发现，稀土元素的固溶度及其与铝的原子半径比是影响稀土元素与铝合金固溶度的重要因素。
稀土元素较大的原子半径偏离破坏位错的动力学路径，能够阻碍位错的移动，降低材料的塑性变形，使铝合金的强度得到提高。
除了对铝合金的强度有影响外，稀土元素还可以改善铝合金的塑性。
研究发现，稀土元素的添加能够增加铝合金的屈服比值，提高材料的塑性变形能力。
稀土元素的添加还可以改变铝合金的形变机制，从滑移-源与滑移-源相互转变为滑移-源相互助涨。
这种滑移-源相互助涨机制有利于材料的塑性变形，提高铝合金的塑性。
稀土元素通过固溶和析出相的方式对铝合金的力学性能有着显著的影响。
适量的稀土元素添加可以提高铝合金的强度和塑性，但是过量的稀土元素添加可能会降低铝合金的强度。
在铝合金的应用中，需要根据具体的使用要求和工艺条件，合理地选择稀土元素的添加量和形式，以达到最佳的力学性能。
稀土元素钇及热处理对ZL101铝合金组织与力学性能的影响
稀土元素钇及热处理对ZL101铝合金组织与力学性能的影响王舒琪;曾丽君;陈舒宇;郭正华;刘大海;杨亮
【期刊名称】《材料科学》
【年(卷),期】2024(14)1
【摘要】本文研究了稀土元素钇(Y)和固溶处理对Al-Si-Mg系ZL101微观组织以及力学性能的影响。
结果表明,添加0.5%稀土Y可使合金内粗大的α-Al转变为均匀珊瑚状,发挥了明显的变质作用,同时可明显降低合金的抗拉强度和硬度,但对伸长率的提升并不显著。
在固溶温度为525℃和时效温度为170℃时,依次对添加0.5% Y的ZL101进行1 h、2 h、3 h的固溶 + 时效处理。
固溶 + 时效处理1 h时,珊瑚状α-Al变得粗大,共晶硅从过饱和固溶体中析出,ZL101的抗拉强度和伸长率明显提高。
随着热处理时间的增加,共晶硅的形状逐渐粗化为长条状,拉伸断口解理断裂程度增加,力学性能逐渐下降。
【总页数】9页(P61-69)
【作者】王舒琪;曾丽君;陈舒宇;郭正华;刘大海;杨亮
【作者单位】南昌航空大学航空制造工程学院南昌
【正文语种】中文
【中图分类】TG1
【相关文献】
1.铸件壁厚对ZL101铝合金组织和力学性能的影响
2.稀土元素Nd变质对ZL101铝合金的显微组织与力学性能的影响
3.机械振动频率和时间对ZL101铝合金组织
和综合力学性能的影响4.稀土钇对A356铝合金凝固组织和力学性能的影响5.T6热处理对Al+SiC预制颗粒增强ZL101/ZL101-Mg基复合材料组织和力学性能影响的研究
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稀土对铝合金力学性能影响的研究进展
稀土对铝合金力学性能影响的研究进展铝合金是一种通过在纯铝中加入适量的合金元素（如铜、锌、镁、锰、硅等）制作而成的合金材料。
稀土元素可以直接作为铝合金中的合金元素，也可以间接地影响铝合金的性能。
一般来说，稀土元素对铝合金的影响主要表现在以下几个方面。
一、稀土元素对铝合金的强度和塑性的影响稀土元素的添加能够显著地提高铝合金的强度和硬度。
这是因为当稀土元素添加到铝合金中后，稀土元素和铝元素之间的共价键可以与铝元素形成离子键，并将其固定在晶格中，从而增加晶格的变形阻力。
此外，稀土元素会使铝合金的奥氏体（Al）- 岩盐型固溶体（Mg2Si）混合相中的基体与界面之间的界面能量增大，导致晶界的阻力。
这些效应通过有效的障碍机制使得铝合金的抗变形性能得到大幅提升。
同时，稀土元素的添加也会显著地改善铝合金的塑性。
这是因为在固溶相中，稀土元素可以使铝合金中的平衡相转变为因固溶度差异造成的变形相或者由于合金和固溶体之间晶格不同而形成的相干复合物，从而使铝合金中的流动阻力降低，塑性得以增加。
稀土元素的添加还可以极大地提高铝合金的抗腐蚀性能。
这是因为铝合金在结晶态下主要存在于氧化还原状态下，但由于稀土元素的电子结构、晶体对称性和节能特征，提高了合金的化学惰性，减少了氧化还原反应，从而使铝合金的抗腐蚀性能提高。
此外，稀土元素还能在晶界处生成致密的保护膜，进一步提高铝合金的抗腐蚀能力。
稀土元素的添加也可以提高铝合金的耐热性。
这是因为稀土元素添加后可以作为铝合金中的辅助元素，改变了合金的熔化温度、凝固温度和工艺温度等热处理参数，使合金中晶界处的应力和结构变得更加稳定，减少了热变形和热裂纹等问题，从而提高了铝合金的耐热性能。
在实际应用过程中，稀土元素在铝合金中的添加量和配比也是可以调节的。
一般来说，铝合金中稀土元素的含量在0.1%~0.5%之间较为合适。
此外，不同类型和含量的稀土元素对铝合金的性能也会产生不同的影响。
例如，添加一定量的Ce和La可以提高铝合金的塑性和强度，而添加一定量的Y、Gd、Tb等元素则可显著地提高铝合金的抗热性能。
稀土元素对铝系合金微观组织和力学性能影响分析
稀土元素对铝系合金微观组织和力学性能影响分析稀土元素对铝系合金微观组织和力学性能的影响分析导言：稀土元素是指元素周期表中17号元素长周期中镧系元素和钇系元素的总称。
稀土元素具有丰富的电子结构、包络电子能量层次复杂、多元化的电化学性质以及特殊的磁、光、电、热等机能特性。
稀土元素作为一种重要的添加元素在合金工艺中起到了重要的作用，尤其在铝合金中具备显著的效果。
本文将从微观组织和力学性能两个方面，详细分析稀土元素对铝系合金的影响。
一、稀土元素对铝系合金微观组织的影响1. 晶粒细化作用稀土元素可以通过剪应力调整晶界能量，限制晶界移动，从而抑制晶粒长大。
当稀土元素添加量适中时，稀土元素和铝的化学反应可以消耗部分晶界能量，使得晶界移动困难，导致晶粒细化。
稀土元素还可以与其他元素形成稀土化合物，作为晶核，有助于晶粒细化。
2. 改善铸造性能稀土元素的加入可以改善铝合金的流动性、润湿性、凝固收缩等铸造性能。
稀土元素的添加可以消除铝液气孔、夹杂物等缺陷，提高合金的凝固收缩性能，并降低铝合金的凝固温度。
3. 小晶粒添加剂稀土元素可以调整晶粒的形成方式和晶粒增长，从而得到细小、均匀的晶粒。
细小的晶粒可以提高合金的强度和塑性。
二、稀土元素对铝系合金力学性能的影响1. 强度的提高稀土元素通过固溶强化、组织细化和析出强化等方式，可以显著提高铝合金的强度。
稀土元素与铝的固溶度较高，可以使铝合金晶体中形成由稀土元素形成的湮灭溶解团簇，从而增强析出相的形成和固溶溶剂的产生。
此外，稀土元素还可以通过助熔剂的作用，改善合金的成形加工性能，使得合金具有更好的强度。
2. 优异的抗蠕变性能稀土元素的添加可以显著提高铝合金的抗蠕变性能。
研究表明，稀土元素可以形成稳定的稀土阻滞剂，有效限制金属间的原子扩散，提高金属的抗蠕变性能。
3. 抗疲劳性能的改善稀土元素的添加可以改善铝合金的抗疲劳性能。
稀土元素可以在断裂表面形成一层特殊的氧化膜，形成了类似于覆盖在金属表面上的润滑膜，抑制了裂纹的扩展，从而提高了合金的抗疲劳性能。
钇元素
稀土是宝贵的战略资源，有“工业味精”“新材料之 母”之称，广泛应用于尖端科技领域和军工领域。据 工业和信息化部介绍，目前稀土永磁、发光、储氢、 催化等功能材料已是先进装备制造业、新能源、新兴 产业等高新技术产业不可缺少的原材料，还广泛应用 于电子、石油化 工、治金、机械、新能源、轻工、环 境保护、农业等。。
钇的介绍
元素名 称
钇
来源
用途
元素符 原子序 相对分 周期表
号
数
子质量 中位置
Y
39 88.9059 第五周
期ⅢB族
存在于矿物独居石，磷钇矿，和氧化 钇中
和铕结合制彩电用红色荧光粉，氧化 钇和氧化铁结合形成的晶体用于雷达， 也用作激光器件，照相机透镜和防火 材料
一、钇的单质
单质钇
1.性质：单质钇是一种银白色的具有金属光泽的稀土金属。 不溶于水，但会与热水反应，易溶于稀酸。它在空气中相 当稳定，化学上它的特性与镧相似。
钇的氧化物之意）。 钇的拉丁名称yttrium和元素符号是Y正是从瑞典
首都斯德哥尔摩附近的一个小镇乙特比（Ytterby）的名称而来。因为
钇是从这个小镇上的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ种黑色矿石中发现的。
钇和铈的氧化物以及其他稀土元素氧化物和土族元素的氧化物一样
稀土在铝及铝合金的变质效果的研究
Ｎ 是最 适合 于作 变质 剂 的元 素 ， 而 形 成 了通 常 用 ａ 从
的定型 的处理 方法 ， 是用 Ｎ 变 质处理 的 重要 缺 点 但 ａ
是有 效 时问短 。另外 ， ａ 氧 化 ， Ｎ 易 消耗 快 ， 与坩 埚 易
反应 ， 降低 坩埚 的使 用 寿命 ， 腐蚀 产 物 的 清理 也 非 常 困难 和环 境 条 件 差 。近 年 来 由于 铸 造 方 法 多样 化 ，
合 金 用 量 为 ０ ３ ％左 右 时达 到最 佳 变 质效 果 ， 量 少 变 质 效 果 差 ， 量 过 多 则 形 成 过 变 质 。 用 Ａ ．０ 用 用 ｌ
一
１Ｃ ０ ｅ中间合金对 ａ 铝进行变质 ， 可取得 极好 的变质 效果 ， 变质 持续时 问 比钠 盐变 质剂更 长久 且
具有更好 的重熔稳定性 。
稀 土工 业 均 有 重 要 的 现 实 意 义 ｌ 。 为 了解 决 Ａ 变 ４ Ｊ ｌ 质 过 程 中 的环 境 污染 问题 ， 用熔 配 法制 备 了一 种 高
效、 低价 格且 适 于 产业 化 生 产 的 Ａ 变 质 剂—— 造及 低 压铸 造 方 法 的 普 及 ， 体 的保温 时 间必须要 延 长 ， 熔 因此在 这 样 的铸 造
色金 属及 其 合 金 中以 改善 其 物理 性 能 和机 械性 能 。 铝及 其合金 是 目前 应 用 最 广 泛 的有 色 金 属 与合 金 ，
在现代 工业 、 天 、 筑交 通运 输 、 装 装 璜 、 航 建 包 日常 生
活用品等领域已成为不可缺少的重要材料。稀土元 素 的加 入 使得 稀 土铝 合 金 成 为 一种 性 能 优 良 、 途 用
第 ２ 第 ５期 ４卷
２０ ０ ８年 １ Ｏ月
稀土元素对钛合金的影响
中间合金
粒物；室温抗拉强度为 996.7MPa，相比加 Y 前有所下降；热处理
3Si
后具有 550℃高温蠕变性能。
Ti-14Al-21Nb 0.1%Y Al-Y
加 Y 厚，可细化合金显微组织和晶粒；在合金中由弥散的沉淀小颗
中间合金
粒物；热处理后 700℃、800℃的高温力学性能都很好。
Ti-23Al-25Nb 0.3%Y Al-Y
Ti-5.8Al-4.8Sn-2 0.85%Nd
Al-Nd
高温工作温度可达 600℃
Zr-1Mo-0.35Si
中间合金
Ti633G Ti-6.5Al-3Sn-3Z 0.2%Gd Al-Gd
Gd2O3
添加 0.2Gd 可使 IMI829 合金的平均β晶粒尺寸由 500μm 减小到
r-1Nb-0.3Mo
r-0.5Mo-0.45Si 0.5% ；
Al-Nd
合金中
能出现峰值，抗压强度为 1772.93MPa，屈服强度为 1068.34MPa，
1.0% ； 中间合金
压缩率为 36.38%；
1.5%Nd
BT18Y Ti-6.5Al-2.5Sn-4 1.0%Nd
Al-Nd
Nd
Zr-0.7Mo-0.25Si
中间合金
850℃氧化截面观察发现 Ti-23Al-25Nb 合金氧化膜呈循环逐层氧化
规律,加入 Y 后氧化膜粘附性提高,且厚度减小；
Ti-45Al-5Nb
0.3%Y
Al-Y 中间合金
YAl2
细化了合金晶粒尺寸；加 Y 后合金氧化表面均匀、致密、平整、氧 化物颗粒细小;添加 Y 后，合金由粗大的全层片组织变为细小的等轴 晶层片组织，层片间距减小，增加了网络状或点状析出相，并且合 金层片晶团尺寸较原始合金明显减小；
稀土对铝合金Si相的影响
（二 〇 一 四 年 十 二 月本科科研训练论文 题 目：稀土对铝合金S i 相的影响 学生姓名： 学 院：材料科学与工程 系 别：材料与冶金工程 专 业：金属材料工程 班 级：金属11-2班 指导教师：摘要铝合金具有密度小、强度高、加工性能好等优点，被广泛应用于汽车工业、航天航空、船舶运输领域。
稀土作为一种功能优异、储量丰富的铝硅合金变质剂，已有大量研究。
在常规铝合金的组织中，存在针状的共晶硅和粗大的形状复杂的初晶硅，恶化了合金的性能。
在工业上采用变质处理来改变硅相的形貌，使其以有利的形状，较小的尺寸均匀分布在基体中。
采用SR、RE等稀土元素来变质共晶硅。
稀土对对铝合金的影响是多方面的，能对共晶硅相起变质作用，显著提高合金的力学性能。
随着合金中稀土含量的增加，稀土元素在合金中的存在形式发生变化。
稀土元素能够与合金中的多种元素形成化合物，当含量过量时会有一些富稀土元素的粗大块状多元相和纯稀土质点出现。
微量稀土能够影响合金的时效过程，稀土的加入能提高合金峰时效硬度，减小铝合金的时效速度，推迟合金时效硬化峰的到来，延缓合金的过时效软化。
关键词：铝合金；稀土；硅相；微观组织AbstractAl alloys,which boasts lower density,high specific strength,and well process ability and casting performances,is widely used in transportation and aviation industry.In this sense,many researches have been focused on the Rare Earth modification mechanism since it is considered an ideal modification additive for Al alloys.But in the normal microstructures of casting Al alloys,usually consist of coarse primary silicon and needlelike or lamellar eutectic silicon which greatly aggravated the mechanical properties of these alloys.Generally,Sr、RE、Sb elements have been used to modify the morphology and size of eutectic silicon.The effect of rare earth addition on Al alloy shows different ways.Not only it is effective to refine the primary Si phase，but also has the modifying effect on eutectic silicon.With the increase of RE in Al alloy,the existent form Of RE appears to change and form intermetallic compounds with the some elements in the alloy。
稀土含量对新型铸造铝合金组织和性能的影响
贵 州 科 学 ２ （ ） ５ －６ ，０ １ ９ ４ ：７－ ０ ２ １
Ｇ ｉ ｏ ｃｅ ｃ ｕｚ ｕ Ｓ ・ ｎ ｅ ｈ ｉ
稀 土含 量 对 新 型铸 造 铝 合 金 组织 和 性 能 的 影 响
张 中可 车 云２ 门三泉。 李 ， ，
理化测试 分析研究 中心 ， 阳 贵
摘
祥 朱绍严４
（ 贵州科学院 ， 阳 ５ ００ ； 贵 ５ ０ １ 贵州铝厂 ， 阳 ５ ０ １ ； 贵 ５０ ４ 贵州华科铝材料 工程技术研究 有限公司 ， 阳 ５０ １ ； 贵 ５０ ４ 贵州省
５０ ０ ） ５０ ２
要 ： 本 文 通 过 拉 伸 实验 、 相 分 析 ， 究 了稀 土 含 量 的 变化 对 新 型 铸 造 铝 合 金 的 金 相 组 织 及 其 力 学性 能 的 影 响 ， 步 分 金 研 初
５ ０ １ ， ｈｎ ；Ｇ ｉ ｏ ｅ ｎ ｎ ｌ ｉ Ｃ ｎｅｆ ｒ ｈ ｓ Ｃ ｅ ｉｒ ，Ｇ ｉ ｎ ５ ０ ４ Ｃ ｉａ ｕ ｈ ｕＴｓ ａ ｄＡ ａ ｓ ｅｔ ｏ ｙｉ ｈｍ ｔ ｚ ｔ ｙｓ ｒ Ｐ ￣ ｓ ｙ ｕ ａｇ，Ｇ ￣ ｏ ５ ０ ２ Ｃ ｉａ ｙ ｕ ｈ ｕ５ ０ ０ ， ｈｎ ）
ｅ ｒｈ ｉ ｈｅ ｎ ｗ ａ ｔａｕ ｎ ｍ Ｕｏ ｓ ｂ ｅ ａｙ ｅ ｒ ｌｍｉ ａ ｉ ａ ｔ ｎ ｔ ｅ ｃ ｓ ｍｉ ｕ ａ ｙ ｈａ ｅ ｎ ａ ｌ ｚ ｄ ｐ ｅｉ ｎ ｒｌ ｌ ｎ ｙ． Ｋｅ ｒ ａｕ ｎｕ ａｌｙ，ｅ ｒｅ ｒｈ ｍｅａ ｒ ｈｉ ｓｒ ｔ ｒ ｍｐ ｃ ｙ ｗｏ ｄｓ： ｌ ｍｉ ｍ ｌｏ ｒ ａ — ａ ｔ ｔ ｍｏ ｐ ｃ，ｔｕｃｕ ｅ ｉ ａ ｔ
稀土在Al—Si活塞合金中的作用及其机理
Ａ —ｓ 合 金 作 为一 种 高质 量 活塞 用合 金 ， 受 ｌ ｉ 正 到 日趋 广泛 的应 用 。稀 土 应 用 于铝 硅合 金 ， 起 的 所 主要作 用是 ： 细化 变质 初 晶硅 和共 晶硅 ， 有效 减少 合
金枝 晶间距 ， 细化 铸 态 晶 粒 ， 提高 合 金力 学 性 能 ； 与 Ｈ 、 ｅ ｓ形成 化合 物 ， Ｆ、 消除这些 有 害杂质 的危 害 ， 起 到净化 的作用 ； 与合 金 中的其 它元 素 发 生微 合 金 化
合 金 中的变质作 用 ， 发现 Ｅ ｕ的变 质作 用最 强 ， 它 其
元 素根据 变质 作用 大小 依 次 为 Ｌ 、 ｅ 混 合 Ｒ Ｐ ａｃ、 Ｅ、 ｒ 和 Ｎ 。他 分析 了稀 土 元 素 的变 质 能 力 和其 原子 半 ｄ
径 的关系 ， 见表 １ 。
稀土变质铝硅合金 的机理 较为 复杂 ， 国的研究 各
验 研 究 结 果 的分 析 ， 重 论 述 了稀 土 对 Ａ —ｓ 活 塞 合 金 的细 化 变 质 、 氧 、 着 ｌ ｉ 脱 除气 和除 Ｆ ｅ的作 用 及 其 机 理 ， 进 一 步 对
开 展 稀 土 在Байду номын сангаас铝 硅 合 金 中的 细 化 变 质 等应 用 研 究 具 有 广 泛 的 理 论 和 现实 意义 。
者提出了各种假说和理论。常见且 比较能被接受 的理
作用 ， 提高铝 硅合 金 的其 它性 能等 。
论有干扰原子团理论和 Ｒ Ｅ的固液界面富集理论 。 干扰 原子 团理 论 认 为 ， 铝硅 合 金 中加 入 Ｒ 可 Ｅ， 以减弱 ｓ—ｉｓ— ｌ 子 团的 结合 而 加强 Ａ — ｌ ｉ 、ｉ 原 ｓ Ａ ｌ 原子 Ａ
团的结合 ， 而导 致 ｄ—Ａ 相 首 先 成 核 ， 成 硅 相 从 １ 造 过冷 ， 晶结 晶时作为领 先相 首先 析 出并 长大 ， 共 限制
稀土金属加工中的工艺研究与实验设计考核试卷
7.稀土金属加工实验设计中，实验结果的可靠性需要通过______来验证。（）
8.稀土金属在石油化工领域中的应用，主要是作为______。（）
9.稀土金属粉末的制备方法中，机械粉碎法适用于______的稀土金属。（）
10.稀土金属在生物医学领域的应用，可以作为______的组成部分。
2.稀土金属提炼方法包括离子交换、电解、溶剂萃取等。环境问题包括废水、废渣污染，解决措施包括废水和废渣处理，以及环保提炼工艺的开发。
3.关键工艺参数包括温度、时间、材料纯度等，这些参数影响产品的尺寸精度、性能和结构完整性。
4.实验方案：目的为研究稀土金属钕在永磁材料中的应用。原理是通过改变钕的加入量，研究其对磁性能的影响。材料及设备包括钕、其他合金元素、熔炼炉、磁性能测试仪。步骤包括熔炼、铸造、机加工、磁性能测试。预期结果为随着钕含量的增加，磁性能提高。
11.下列哪些因素会影响稀土金属合金的性能？（）
A.合金成分
B.热处理工艺
C.材料的纯度
D.加工方式
12.稀土金属在新能源领域的应用包括哪些？（）
A.电动汽车
B.风能
C.太阳能
D.核能
13.以下哪些是稀土金属在医疗领域的应用？（）
A.核磁共振成像
B.骨折固定
C.抗癌药物
D.生物标记
14.稀土金属加工过程中的安全措施包括哪些？（）
五、主观题（本题共4小题，每题10分，共40分）
1.请简述稀土金属在材料科学中的重要性，并列举三种稀土金属的主要应用领域。
2.描述稀土金属提炼过程中的主要方法和各自的特点，并说明在提炼过程中可能遇到的环境问题及解决措施。
稀有金属元素在硬质合金中的应用研究进展
稀有金属元素在硬质合金中的应用研究进展
李春芳;谯建春;郑启文;熊韬;曾志诚;郭智兴;杨天恩
【期刊名称】《稀有金属与硬质合金》
【年(卷),期】2024(52)1
【摘要】综述了国内外对稀有金属元素在硬质合金中的应用研究进展,分析了四类元素稀有难熔金属、稀土、稀贵金属和稀散金属对硬质合金微观组织与性能的影响,并展望了稀有金属元素在硬质合金中的应用前景。
【总页数】6页(P69-74)
【作者】李春芳;谯建春;郑启文;熊韬;曾志诚;郭智兴;杨天恩
【作者单位】成都工业职业技术学院;成都名钨科技有限责任公司;四川大学机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG135.5
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稀土钇（Y）对Al—5Mg合金锻造性能的影响研究
作者：袁慧羚易荣喜郭平潘晓亮曾希
来源：《科学与财富》2016年第06期
摘要：制备含不同量稀土元素钇（Y）的Al-5Mg合金，采用金相显微镜观察合金的微观组织，研究了稀土（Y）对Al-5Mg合金锻造工艺对组织性能的影响，采用万能电子拉伸机测试合金的拉伸力学性能，研究了稀土（Y）对Al-5Mg合金的力学性能的影响。
关键字：稀土元素钇（Y）；Al-5Mg；组织性能；力学性能
铸锭组织的纯净化、细晶化和均质化是提高合金综合性能的基础。
稀土在这些方面的作用尤为显著。
稀土在铝合金中的存在形式和细化机理一直是稀土铝合金的一个主要研究范畴。
以往的研究表明，稀土元素能有效减少铝合金的枝晶间距，但能起细化作用的稀土却很少。
本文的原料为纯度大于99.9%的铝锭和镁锭，在SG-3-10型3KW井式电阻炉内进行合金熔炼，获得Al-5Mg合金，其化学成分（质量分数，%）为：5Mg，余量为Al。
合金的凝固区间为590～635℃[1]。
通过加入不同的Y含量，分别制备试验合金，采用金相显微镜观察合金的微观组织，研究了稀土（Y）对Al-5Mg合金锻造工艺对组织性能的影响，采用万能电子拉伸机测试合金的拉伸力学性能，研究了稀土（Y）对Al-5Mg合金的力学性能的影响。
1.稀土钇（Y）对Al-5Mg合金锻造工艺对组织性能的影响
Al-5Mg合金的晶粒（枝晶网胞）很粗大，在枝晶间分布着一些化合物；Al-5Mg+0.1%Y 合金晶粒尺寸变化不大，但枝晶间距有所减少；Al-5Mg+0.5%Y合金晶粒明显细化，但还存在一些枝晶；而与Al-5Mg合金相比，Al-5Mg+0.8%Y合金的晶粒细化了10倍以上，且其枝晶组织也已基本消除[2]。
由此可见，Y的加入可不同程度地细化铸态晶粒，当Y的添加量低于0.5%时，细化效果不明显；当Y含量为0.5%及以上时，Al-5Mg合金得到比较明显的细化。
由于Al-5Mg+0.5%Y合金冷轧前的原始晶粒比Al-5Mg合金细小一些，所以Al-
5Mg+0.5%Y合金的冷轧态纤维状组织也更为细密[3]。
结合Y对合金铸态及热轧态显微组织的影响，可以进一步推断：随Y含量升高，合金冷轧态纤维组织越细密，因此其冷变形储能越高，在随后的退火过程中也就更容易发生再结晶，这从另一方面说明了随Y含量升高，其抑制合金再结晶能力减弱的原因。
2.稀土钇（Y）对Al-5Mg合金锻造工艺对力学性能的影响
不同稀土Y含量对Al-5Mg合金室温及高温（260℃）拉伸力学性能的影响如表1所示。
从表1可以看出，随着Y含量从0%增加到0.5%，合金室温性能提高，但继续增加为
0.8%时，合金室温性能则下降。
加入0.5%Y时，合金的室温抗拉强度为298MPa，比不加Y 的抗拉强度提高了38MPa，提高幅度超过14.6%；合金的室温硬度从HB60.1增加为HB70.2，提高幅度达16.8%；合金的延伸率则从10.2%提高到13.3%，提高幅度超过30.4%，对合金性能的提高效果最佳[4]。
同样，稀土Y的加入也提高了Al-5Mg合金的高温（260℃）力学性能，其对合金高温抗拉强度和延伸率的影响与室温时大致相同。
当加入0.5%Y时，合金的高温抗拉强度为168.6Mpa，比Al-5Mg合金的高温抗拉强度89.5MPa 提高了79.1MPa，提高幅度达88.4%；合金的延伸率则从7.2%增加为9.6%，增加幅度达33.3%[5]。
稀土Y之所以能使合金力学性能提高的主要原因有三点：首先，Y对合金中α-Mg基体相良好的细化作用，如上节所分析，即Y对合金起到细晶强化的作用；其次，由于Y在镁中的溶解度较大，溶后的间隙式固溶原子造成大量非球形对称畸变，产生比加入其他稀土元素更强的固溶强化效果，即Y对合金起到固溶强化的作用；第三，化合物硬化相的生成，对合金基体起到了第二相强化作用。
因此使得合金的力学性能有所改善。
由于以上三种强化机制共同作用，使合金的室温和高温力学性能都得到显著提高，当稀土Y的加入量低于0.5%时，随稀土含量的增大，力学性能逐渐提高[6]。
但是，当Y含量继续增加为0.8%时，由于在Y含量较多的镁合金中，在凝固的初期就已经形成铝和稀土的化合物，其在液相中的生长阻力会更小，在数量较多的情况下更容易结合，聚集成团，凝固速度越慢的地方，这些颗粒越容易长大，组织也越不均匀，拉伸过程中在Al2Y3相周围产生应力的集中，促进显微空洞的萌生和扩展，并且这些尺寸较大的颗粒会提高合金熔液的黏度，从而造成合金熔液流动性下降，也在一定程度上降低了合金的力学性能[7]。
粗大的铝和稀土的化合物颗粒在晶界处和枝晶间分布，可以加速裂纹的扩展，恶化力学性能，导致室温及高温力学性能的下降。
3.结论
在Al-5Mg合金中加入稀土元素钇（Y）可以有效地细化晶粒，减少枝晶间距，当Y含量达0.8%时，枝晶结构消除，完全成为等轴晶。
Y对Al-5Mg合金具有明显的强化作用。
加入0.5%Y可使Al-5Mg合金在室温和高温的抗拉强度分别提高38MPa和79.1MPa，但添加0.8%Y 时，强度没有继续提高，而塑性明显下降。
稀土元素Y的加入，可以达到细晶强化和弥散强化的双重效果，使铸态的硬度得到显著提高。
参考文献
[1] 刘静安，温育智.稀土在有色金属工业中的开发与应用[J].四川有色金属，2002，（4）：7-12.
[2] 吴玉娟，丁文江，彭立明，等.高性能稀土镁合金的研究进展[J].中国材料进展，2011，30（2）：1-9.
[3] 张诗昌，魏伯康，林汉同.钇对Mg-9Al1Zn合金铸态组织及时效特性的影响.材料热处理学报，2003，24（3）：23-26.
[4] 杨军军，付静波.稀土在铝合金中的作用及研究进展[J]，北京工业大学学报，2002，28（4）：500-505.
[5] 周晓霞，张仁元，刘银峁.稀土元素在铝合金中的作用和应用[J].材料与表面处理，2003，（4）：43-45.
[6] 王慧源，刘生发，韩辉，等.镁合金晶粒细化及机理研究展望[J].铸造技术，2008，（12）.
[7] 余琨，黎文献，李松瑞.含稀土镁合金的研究与开发.特种铸造及有色合金，2002，（SⅠ）：314.。