稀土对ZA27合金底缩影响的机制

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合金元素对ZA27组织和性能的影响的开题报告

合金元素对ZA27组织和性能的影响的开题报告一、研究背景和意义ZA27合金（Z为锌的英文单词Zinc的第一个字母，A为铝的英文单词Aluminum 的第一个字母，27为铜的含量）是一种较为常用的高强度铸造铝合金。

ZA27合金具有极高的机械性能，如高抗拉强度、高耐磨性、高耐蚀性等，因此被广泛应用于汽车、航空、轨道交通等领域。

然而，ZA27合金在高温下易出现氧化分解，从而导致合金的强度降低，令其应用受到限制。

由此可见，合金元素对ZA27合金的组织和性能具有重要影响，并且研究合金元素对ZA27的影响有助于提高合金的性能和应用范围。

二、研究内容和方法本文将对ZA27合金中的合金元素铜、铁和镍的含量进行改变，通过实验方法研究它们对ZA27合金的显微组织、机械性能（抗拉强度、屈服强度、伸长率）、耐蚀性的影响，并对结果进行分析和比较。

具体实验步骤如下：1. 选取符合要求的铜、铁和镍作为ZA27合金中的合金元素。

2. 根据不同比例配制出铜、铁和镍含量不同的ZA27合金试样。

3. 对试样进行铸造和热处理，制备出试验用的试样。

4. 对试样进行显微组织观察和机械性能测试，如抗拉强度、屈服强度、伸长率等。

5. 对试样进行耐蚀性测试，如海水腐蚀实验、盐雾腐蚀实验等。

6. 根据实验结果分析合金元素对ZA27合金组织和性能的影响以及不同合金元素对ZA27的优化效果。

三、研究预期结果和意义本研究的预期结果有以下几点：1. 借助实验方法研究了铜、铁和镍对ZA27合金组织和性能的影响。

2. 分析了不同比例合金元素对ZA27合金性能的影响，并提出了合理的优化方案。

3. 探讨了ZA27合金应用于高温环境下的限制并提出改善的方法。

本文研究的结果不仅有助于进一步了解高强度铸造铝合金的物理、化学和力学特性，也将为ZA27合金的性能和应用提供新的思路和方向。

稀土在锌铝铸造合金中的作用

19Metallurgical smelting冶金冶炼稀土在锌铝铸造合金中的作用边明勇（新疆众和股份有限公司，新疆乌鲁木齐 830013）摘要：本文全面参考了国内外优秀文献，针对稀土在锌铝铸造合金中的作用进行了简单分析，主要是从工艺性能、显微组织、力学性能、摩擦磨损性能、抗腐蚀性能、减震性能以及尺寸稳定性等方面进行论述，希望能进一步为稀土对锌铝铸造合金的作用提供一点参考价值。

关键词：稀土；锌铝合金；工艺；作用中图分类号：TG113.12 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2021）12-0019-2收稿日期：2021-06作者简介：边明勇，男，生于1979年，汉族，四川人，本科，工程师，研究方向：有色金属铝的铸造和加工。

锌铝合金一般分为含铝8%的ZA-8、含铝12%的ZA-12和含铝27%的ZA-27三种铸造方式，其具有成本低、能耗低、无污染、性能优良、铸造性能耗等有点，是现代工业合金运用最为广泛的材料之一，在汽车零件制作、拖拉机零件以及模具、工艺装饰品之中的运用最为广泛，可替代某些铜合金、铝合金的铸件等。

含铝8%、12%和27%的三种铸造锌铝合金(即(ZA-8，ZA-12和ZA-27)具有机械性能优良、成本低、能耗少、无污染和铸造性能好等优点，是一种有前途的工程材料，可代替部分铜合金、铝合金和铸铁等。

此类合金可用来制造减摩耐磨零件、汽车及拖拉机配件、模具、装饰工艺品及各种结构件。

在锌铝合金铸造过程中运用稀土元素，将有效提高其工艺性能，提高其经济效益。

因此，本文深入研究了稀土对ZA-8、ZA-12、0ZA-27的组织及性能影响，并结合相关研究，从工艺性能、显微组织、力学性能、摩擦磨损性能、抗腐蚀性能、减震性能以及尺寸稳定性等方面进行综合分析。

1 稀土对锌铝合金铸造工艺性能的影响。

1.1 底缩锌铝合金的一个显著特点是在凝固过程中铸件底部出现缩孔和缩松，称为地面缩松，特别是在大壁厚的ZA-27合金壳体中。

稀土元素对位错的影响

稀土元素对位错的影响
稀土元素在金属材料中的加入可以对位错产生影响。

位错是指
晶体中原子排列发生偏差的现象，它对材料的力学性能和电子性能
有着重要影响。

稀土元素的加入可以改变金属晶体的结构和性能，
对位错的影响主要表现在以下几个方面：
1. 增强晶界的稳定性，稀土元素可以在晶界附近形成固溶体、
间隙固溶体或化合物，从而增强晶界的结合能，减缓位错的移动和
扩散，提高材料的塑性变形能力和抗拉强度。

2. 抑制位错的扩散，稀土元素的加入可以降低金属的扩散系数，阻碍位错的移动和扩散，从而提高材料的抗氧化、抗腐蚀性能。

3. 形成位错吸收中心，稀土元素可以在晶体中形成位错吸收中心，吸收和束缚位错，从而提高材料的断裂韧性和抗疲劳性能。

4. 影响位错的密度，稀土元素的加入会改变晶格常数和原子间
的结合能，从而影响位错的生成和密度，进而影响材料的硬度、强
度和塑性。

总的来说，稀土元素对位错的影响是多方面的，可以通过改变晶界结合能、抑制位错扩散、形成吸收中心等方式，影响材料的力学性能、电子性能和化学性能。

这些影响使得稀土元素在金属材料中的应用具有重要意义。

稀土元素与其他金属的合金化研究

稀土元素与其他金属的合金化研究在现代材料科学领域中，稀土元素与其他金属的合金化研究是一个备受关注的重要课题。

稀土元素因其独特的电子结构和化学性质，在与其他金属形成合金时，往往能够赋予合金优异的性能，从而在众多领域展现出巨大的应用潜力。

稀土元素是指元素周期表中原子序数从 57 号至 71 号的镧系元素，以及与镧系元素化学性质相似的钪和钇，共 17 种元素。

这些元素具有未充满的 4f 电子层结构，这使得它们在与其他金属合金化时能够产生独特的物理、化学和力学性能。

稀土元素与其他金属的合金化过程涉及到复杂的物理化学变化。

在合金化过程中，稀土元素可以通过固溶强化、弥散强化、细晶强化等多种机制来提高合金的性能。

例如，在钢铁中加入少量的稀土元素，可以显著改善钢的韧性、耐磨性和耐腐蚀性。

这是因为稀土元素能够细化钢的晶粒，减少夹杂物的含量，从而提高钢的质量。

在有色金属合金中，稀土元素的作用同样不可小觑。

以铝合金为例，添加稀土元素可以提高铝合金的强度、硬度和耐热性。

稀土元素能够与铝形成稳定的化合物，阻碍位错运动，从而强化合金的力学性能。

在镁合金中，稀土元素的加入可以有效地提高镁合金的耐腐蚀性和高温性能，扩大了镁合金在航空航天、汽车等领域的应用范围。

稀土元素与其他金属的合金化还可以改善合金的磁性、光学和电学性能。

在磁性材料中，如钕铁硼永磁材料，稀土元素的存在是其具有高磁能积和矫顽力的关键。

在光学材料中，稀土元素掺杂的玻璃和晶体具有独特的发光性能，被广泛应用于激光、照明和显示等领域。

在电学材料中，稀土元素合金化的半导体材料具有优异的电学特性，为电子器件的发展提供了新的可能性。

然而，稀土元素与其他金属的合金化研究也面临着一些挑战。

首先，稀土元素的价格相对较高，这在一定程度上限制了其在大规模工业生产中的应用。

因此，如何在保证合金性能的前提下降低稀土元素的用量是一个亟待解决的问题。

其次，稀土元素的化学活性较高，在合金化过程中容易与其他杂质元素发生反应，从而影响合金的性能。

钇对ZA-27锌合金老化性能的影响

钇对ZA227锌合金老化性能的影响Ξ李亚国3,刘海林,胡宏剑,段劲华(贵州省理化测试分析研究中心,贵州贵阳550002)摘要:采用金相、扫描电镜、X射线衍射、电子探针及盐水浸蚀、热蒸汽浸蚀等方法,对不同钇含量的ZA227锌合金进行了显微组织及抗老化性能的研究。

研究结果表明,在ZA227合金中添加适量的稀土钇,钇可与铝生成细小的Y Al3相,为α相提供凝结核,使α相形核量增加,在结晶过程中,α相枝晶不能充分发育,从而起到细化晶粒、减少偏析的作用;同时,还可与锌生成弥散、细小的钇锌相,从而改变晶界状况,提高合金的抗老化性能。

当钇稀土含量较高时,由于在晶界与晶内均有大块钇锌相生成,破坏了合金晶界的致密度,并增加了相界面,从而使合金的抗腐蚀性能有所下降。

关键词:Z A227锌合金;钇稀土;抗老化性能中图分类号:O614133 文献标识码:A 文章编号:1000-4343(2003)-0153-04 Z A227合金具有良好的综合机械性能,是一种良好的工程材料,在许多场合得到了广泛应用。

然而,由于该合金易发生晶间腐蚀而产生老化失效现象,即机械性能和尺寸稳定性随时间的延续而降低,严重时导致铸件开裂[1],因而使用受到限制。

尤其在潮湿的气氛及盐雾气氛中,其“老化失效”现象更为严重。

为减轻“老化失效”现象,材料科技工作者做了大量工作,研究发现,镁是延缓锌合金“老化失效”的元素之一[2]。

但是,镁加入过多也会带来热脆性,且含镁的Z A227合金长期在潮湿空气中使用仍有“老化”现象,故锌基合金的“老化失效”问题仍未很好解决。

本课题选取稀土钇作为添加元素,试图利用钇的合金化作用来提高锌基合金抗晶间腐蚀能力,并抑制“老化失效”现象,以满足锌基合金抗腐蚀性要求。

1　实验方法锌基合金所用材料为:1#锌、双零铝、工业纯镁、电解铜及含钇98%的钇稀土。

合金编号及化学成份见表1。

合金成份中的铝、铜、镁,按国标规定的有关方法测定,钇含量采用等离子光谱(ICP)测定。

稀土合金的疲劳特性与失效分析

稀土合金的疲劳特性与失效分析稀土合金作为一种具有独特性能的材料，在众多领域都有着广泛的应用。

然而，要充分发挥其优势，了解其疲劳特性和失效机制至关重要。

疲劳是材料在循环载荷作用下逐渐损伤直至失效的过程。

稀土合金的疲劳特性受到多种因素的影响。

首先，合金的化学成分起着关键作用。

稀土元素的种类、含量以及与其他合金元素的配比都会显著改变合金的微观结构，从而影响其抵抗疲劳损伤的能力。

微观结构方面，晶粒度、相分布以及夹杂物等都会对稀土合金的疲劳性能产生影响。

细小均匀的晶粒通常能够提高合金的疲劳强度，因为晶界可以阻碍位错的运动，延缓疲劳裂纹的萌生和扩展。

相的分布情况也很重要，如果硬脆相在合金中分布不均匀或呈连续状，容易成为疲劳裂纹的起始点。

制造工艺同样不可忽视。

铸造过程中的冷却速度、锻造和热处理工艺等都会影响稀土合金的微观结构和残余应力分布，进而影响其疲劳性能。

例如，适当的热处理可以消除残余应力，改善微观结构，提高合金的疲劳寿命。

在疲劳试验中，我们可以观察到稀土合金的疲劳裂纹通常首先在表面或近表面的缺陷处萌生。

这些缺陷可能是由于加工过程中的划伤、腐蚀坑或者材料内部的夹杂物等引起的。

一旦裂纹萌生，其扩展速率受到应力强度因子、环境条件以及材料微观结构等多种因素的综合影响。

在疲劳裂纹扩展阶段，裂纹尖端的塑性变形和微观结构的变化是研究的重点。

随着裂纹的不断扩展，材料的有效承载面积逐渐减小，最终导致材料失效。

失效分析是研究稀土合金疲劳特性的重要手段。

通过对失效样品的宏观和微观观察，可以了解裂纹的起源、扩展路径以及最终的断裂模式。

常用的分析方法包括光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析等。

光学显微镜可以用于观察样品的整体形貌和较大尺度的微观结构特征。

扫描电子显微镜则能够提供更详细的微观形貌信息，如裂纹表面的形态、韧窝特征等。

能谱分析可以确定微区的化学成分，帮助我们了解夹杂物的成分和分布。

对稀土合金疲劳失效的分析还需要结合力学性能测试结果。

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对铝合金的强度和硬度有显著影响。

稀土元素的加入可以提高铝合金的强度和硬度，尤其是对抗拉强度和屈服强度的提高效果更为明显。

这是因为稀土元素会在晶界和析出相中形成强化相，有效阻止晶界滑移和位错运动，增加晶界能，从而提高材料的强度和硬度。

稀土元素对铝合金的塑性和韧性也有一定影响。

一方面，稀土元素的加入会导致铝合金的塑性降低，主要原因是稀土元素会与铝形成一定数量的固溶体，阻碍晶界滑移和位错运动，使材料的塑性降低。

稀土元素的加入可以改善铝合金的韧性，主要原因是稀土元素可以减少晶粒的尺寸和增加晶体间的相界面，从而抵御和抑制裂纹的扩展，提高材料的断裂韧性。

稀土元素对铝合金的热稳定性和耐蚀性也有一定影响。

研究表明，稀土元素的加入可以提高铝合金的热稳定性，抑制析出相的形成，延缓材料的时效硬化过程。

稀土元素的加入还可以有效提高铝合金的耐蚀性能，主要原因是稀土元素可以与氧、硫等有害元素发生化学反应，形成稳定的氧化物和硫化物膜，阻止有害元素的扩散和反应，提高材料的耐蚀性。

未来的研究方向主要包括以下几个方面：深入研究稀土元素与铝之间的相互作用机制，探究稀土元素对铝合金力学性能的影响规律。

优化稀土元素加入方式和含量，寻找最佳的稀土元素添加方法，提高铝合金的力学性能。

研究稀土元素对铝合金微观结构和析出相的影响机制，揭示稀土元素与微观结构之间的相互作用。

应用先进的材料表征技术，如透射电子显微镜、原子力显微镜等，对稀土元素在铝合金中的分布和组织演化进行研究，揭示稀土元素在铝合金中的行为和作用机制。

稀土对铝合金力学性能的影响是一个重要的研究领域。

通过深入研究稀土元素的加入对铝合金力学性能的影响规律，可以进一步优化铝合金设计和加工工艺，提高材料的性能和应用范围。

稀土合金的相变特性与应用

稀土合金的相变特性与应用稀土合金这玩意儿可不简单，它的相变特性和应用那可是相当有意思。

咱们先来说说啥是相变特性。

打个比方啊，就像咱冬天穿厚衣服，夏天穿薄衣服一样，稀土合金在不同的条件下，它的内部结构会发生变化。

这变化可神奇了，就好像孙悟空的七十二变。

比如说，温度一变化，稀土合金的原子排列方式就会跟着变。

就像我们在学校排队，老师一声令下，从高到矮排，或者从矮到高排，原子们也会根据温度这个“老师”的指令重新排列。

还有压力这一因素。

就像你使劲儿挤压一个海绵，它的形状和结构就会改变。

稀土合金在压力作用下也是这样，内部结构会发生相应的相变。

那这些相变特性有啥用呢？这用处可大了去了！在磁性材料方面，稀土合金那可是大显身手。

比如说，钕铁硼永磁材料，就是利用了稀土合金的相变特性，让它拥有超强的磁性。

想象一下，你家里的音响，那清晰响亮的声音，说不定就有稀土合金的功劳呢！因为音响里的磁铁，很可能就是用这种材料做的。

在航空航天领域，稀土合金也是不可或缺的。

飞机发动机的叶片，那得能承受高温高压，稀土合金的相变特性就能让叶片在极端条件下依然保持良好的性能。

这就好比一个运动员，无论面对多艰苦的比赛环境，都能稳定发挥，取得好成绩。

我之前去一个工厂参观，就亲眼看到了稀土合金在生产中的应用。

那是一个制造高性能电机的工厂，工人们正在精心调试设备，生产线上的稀土合金部件在机器的轰鸣声中逐渐成型。

我凑近看，那精细的工艺，真让人惊叹。

在新能源汽车领域，稀土合金也有重要地位。

电动汽车的驱动电机，需要高效、可靠，稀土合金的相变特性能够让电机在不同的工作条件下都保持出色的性能，从而提高汽车的续航里程和动力性能。

总之，稀土合金的相变特性为我们的生活带来了很多便利和创新。

从日常的电子产品到高大上的航空航天，它都发挥着重要作用。

说不定未来的某一天，稀土合金还会给我们带来更多意想不到的惊喜呢！所以啊，可别小看这稀土合金，它小小的身体里蕴含着大大的能量，不断改变着我们的世界。

稀土材料合金的相变行为与性能研究

稀土材料合金的相变行为与性能研究1. 引言稀土材料合金是一类具有特殊性质的重要材料，广泛应用于能源、磁性、电子等领域。

相变行为与性能的研究是了解稀土材料合金特性的关键。

2. 稀土材料合金的基本性质稀土材料合金具有独特的电子结构和磁性行为，具有较高的磁导率和热导率，同时拥有良好的化学稳定性和机械性能。

这些基本性质使得稀土材料合金成为研究的热点。

3. 稀土材料合金中的相变行为相变是材料在温度、压力等条件改变时结构发生的变化。

稀土材料合金中的相变行为多样，主要有以下几种类型：3.1 磁相变稀土材料合金具有丰富的磁性行为，包括铁磁、反铁磁和顺磁等。

温度改变或外界磁场作用下，稀土材料合金中的磁矩方向和强度发生变化，引起磁相变现象。

3.2 结构相变稀土材料合金的晶体结构受温度和压力等因素的影响而改变。

这种结构相变主要通过晶格变形、改变晶格间距和晶格畸变等实现。

3.3 组元分布相变稀土材料合金中的稀土元素和其他元素的分布也可以发生相变。

这种相变常与晶格结构的变化相伴随，导致合金的物理性质发生变化。

4. 稀土材料合金相变行为的研究方法研究稀土材料合金的相变行为需要综合运用多种实验技术和理论方法。

下面介绍几种常用的研究方法：4.1 X射线衍射X射线衍射是一种常用的确定晶体结构的方法。

通过测量X射线在材料中的衍射图案，可以识别出材料的晶体结构类型和晶格参数。

4.2 热分析热分析可以通过测量材料在不同温度下的物理性质变化来研究相变行为。

常用的热分析技术包括差示扫描量热法（DSC）、热膨胀测量、热导率测量等。

4.3 磁性测量磁性测量是研究稀土材料合金磁性行为的重要手段。

通过测量材料在不同温度和磁场下的磁化曲线，可以研究磁相变现象。

4.4 电导率测量电导率测量可以反映材料中载流子的运动情况。

通过测量稀土材料合金在不同温度和电场下的电导率变化，可以研究电子结构和电子传输性质的相变行为。

5. 稀土材料合金相变行为与性能的关系稀土材料合金的相变行为直接影响着其性能特点。

稀土掺杂对金属材料的影响

稀土掺杂对金属材料的影响稀土，这玩意儿听起来就有点神秘，对吧？咱今天就来聊聊稀土掺杂对金属材料到底有啥影响。

我先给您说个事儿，前阵子我去一个工厂参观，那是专门生产金属零部件的。

我在车间里溜达的时候，就发现有个老师傅对着一堆金属材料直摇头。

我好奇啊，就凑过去问咋回事。

老师傅说：“这材料啊，性能总是不太稳定，达不到我们想要的标准。

”我心里就琢磨，这会不会和稀土掺杂有关系呢？稀土元素，就像金属材料的魔法调料。

适量地掺杂进去，能让金属材料的性能发生神奇的变化。

比如说，能提高金属的强度。

想象一下，以前那种容易变形的金属，掺杂了稀土之后，变得像钢铁侠的盔甲一样坚固，不容易被外力给弄弯、弄破。

这在制造汽车、飞机这些需要高强度材料的领域，可太重要了。

稀土掺杂还能改善金属的耐腐蚀性。

就像把金属穿上了一层防护服，让它不容易被酸啊、碱啊这些东西给侵蚀。

您想想，要是大桥上的钢梁容易被腐蚀，那得多危险啊！不仅如此，稀土掺杂还能优化金属的磁性。

这在制造电机、磁体等方面可有着大用处。

以前的磁性材料可能性能一般般，掺杂了稀土之后，磁力更强，效率更高。

但是，这稀土掺杂也不是随便乱加的。

加少了，效果不明显；加多了，说不定还会起到反作用。

这就好比做菜放盐，放少了没味道，放多了齁得慌。

有一次，我看到一个实验，研究人员在一种金属里掺杂了不同量的稀土。

结果发现，当掺杂量恰到好处的时候，金属的各项性能指标都达到了最佳。

但只要稍微超过一点点，性能反而下降了。

这可真是个精细活！在实际应用中，要想准确地把握好稀土的掺杂量，得经过无数次的实验和测试。

科研人员们就像大厨一样，精心调配着稀土这味“调料”，只为了让金属材料这道“大菜”色香味俱全。

总之，稀土掺杂对金属材料的影响那是相当大。

它能让金属材料变得更强大、更耐用、更有“魅力”。

但要想用好这把“魔法钥匙”，还需要我们不断地探索和研究。

就像我在那个工厂里看到的老师傅一样，大家都在为了找到那个最佳的配方而努力着。

稀土元素对合金韧性的影响

稀土元素对合金韧性的影响稀土元素，这听起来是不是有点神秘？但其实它们在合金的世界里可是有着不小的影响力，尤其是对合金的韧性。

我记得有一次，我去一家工厂参观，看到工人们正在热火朝天地生产各种合金制品。

在一个车间里，我发现有两组工人分别在处理不同的合金材料。

一组使用的是没有添加稀土元素的合金，另一组则是添加了稀土元素的合金。

先来说说没有添加稀土元素的那组合金。

当工人们对其进行加工时，明显能感觉到材料的“倔强”。

稍微一用力，就容易出现断裂或者裂缝，而且在后续的使用过程中，也很容易因为受到外力的冲击而损坏。

这就好比一个脆弱的孩子，轻轻一摔就哭鼻子。

而添加了稀土元素的那组合金呢，情况可就大不一样啦！工人们在加工的时候，材料显得更加“柔顺”，能够承受更大的变形而不破裂。

就算是在比较极端的条件下，也能保持良好的完整性。

就像是一个坚强的运动员，无论面对多大的挑战，都能咬牙坚持。

为什么会有这样的差别呢？这就得从稀土元素的特性说起啦。

稀土元素就像是合金中的“魔法调料”，能够改善合金的晶体结构。

它们能够细化晶粒，让合金的组织更加均匀。

这就好比把一大块石头变成了一堆细小的石子，结构更加紧密，自然也就更结实啦。

而且啊，稀土元素还能净化合金中的杂质。

就好像是给合金做了一次深度清洁，把那些捣乱的“小坏蛋”都清理出去，让合金的性能更加稳定。

同时，稀土元素还能增强合金中不同元素之间的结合力。

这就像是把一群原本不太团结的小伙伴紧紧地拉在了一起，大家齐心协力，共同抵抗外力的侵袭。

举个例子来说，在铝合金中加入稀土元素钇，就能大大提高铝合金的韧性。

原本可能一撞就凹进去的铝合金部件，现在变得更加坚固耐用，能够承受更多的碰撞和磨损。

在钢铁合金中，加入稀土元素镧和铈，也能让钢铁变得更加坚韧。

像是那些需要承受巨大压力和冲击力的机械零件，如果用了添加稀土元素的钢铁合金，就能延长使用寿命，减少故障的发生。

总之，稀土元素就像是给合金注入了一股神奇的力量，让它们从“软弱无力”变得“坚强有力”。

稀土超磁致伸缩材料的研究

4.产生伸缩的响应速度快，响应的时间（由施加磁场到产生相应的应变λ所需的时间称响应时间）仅10一6s，比人的思维还快 5.其弹性模量随磁场而变化，通过改变材料的制备及处理工艺还可以调整其弹性模量，为适应不同的应用场合提供了条件可调控。 6.频率特性好，可在低频率（10至1000赫兹）下工作。工作频带宽；稳定性好，可靠性高，其磁致伸缩性能不随时间而变化，无疲劳，无过热失效问题。 7.工作要求的电压低，用电池就可以驱动，这些特性都有利于器件的轻量化和小型化，也有利于降低成本。
稀土超磁致伸缩材料的研究
目录
1.磁致伸缩效应 2.稀土超磁致伸缩材料的成分 3.稀土超磁致伸缩材料的性能特点 4.稀土超磁致伸缩材料的应用 5.我国发展水平 6.发展前景
磁致伸缩效应
是铁磁物质（磁性材料）由于磁化状态的改变，其尺寸在各方向发生变化的现象。铁磁性物质在外磁场作用下，其尺寸伸长（或缩短），去掉外磁场后，其又恢复原来的长度。磁致伸缩效应可用磁致伸缩系数（或应变）λ 来描述，λ=（l—lo）/lo， lo为原来的长度，l为物质在外磁场作用下伸长（或缩短）后的长度。一般铁磁性物质的λ很小，约百万分之一，通常用 ppm代表。例如金属镍（Ni）的λ约40ppm。
发展前景
发展稀土超磁致伸缩材料对发展声呐技术、水声对抗技术、海洋开发与探测技术起到了关键的作用。随着稀土超磁致伸缩材料应用研究的发展，对材料的性能也会提出越来越高的要求。从应用角度考虑，磁致伸缩系数达到500-1000ppm，以利于缩小或简化外加磁场的电路或磁路装置，提高灵敏度；降低较高频率时的功率损耗,这样可以进一步扩展材料的应用频带宽度；不断改进和完善制造设备和工艺手段，制造出更大尺寸或复杂形状的样品。

ZA27合金的强韧化研究

浙江大学硕士学位论文ZA27合金强韧化研究姓名：钟伟华申请学位级别：硕士专业：材料加工指导教师：杨全;周邦昌2000.1.1——塑兰奎堂堡圭堡苎一一一——摘要在锌铝合金的发展历史中，人们在长期研究使用过程中形成了不同的合金分类。

有压力铸造锌铝合金，重力铸造锌铝合金，超塑锌铝合金，加工锌铝合＼金。

其中尤以重力铸造锌铝合金中的ＺＡ２７使用最为广泛。

／一ｐ本文通过实验，对比分析了纯度对墨婴盒盒的作用，结果发现合金的纯度对台金的性能影响非常大。

锌铝合金只有在保证合金较高的纯度情况下才能取得好的综合机械性能。

实验中在采用１００％的重熔合金时，得到的合金性能远比新配料的合金性能要低。

拾金中的杂质在锌和铝中的固溶度较低，易积聚＼晶界中，削弱晶界强度，同时也作为阴极雨增大合金的腐蚀速度。

由于ＺＡ２７合金的凝固温度范围大，易产生发达树枝晶，倾向于糊状凝固，产生缩松倾向大，挤压铸造能极大地减弱以上缺陷，产生较致密的舍金组织，ｐ—ｉ一一扶而ｔ撇压铸造ＺＡ２７合金的机械性能比砂型铸造的要好。

甜砂型铸造ＺＡ２７进行固溶时效热处理表明，固溶热处理能把原铸态的成、网状分布在晶界的含铜ｅ相大部分固溶迸基体Ｂ相中，剩余的也是成团状块状分布在基体上，由于ｅ相是硬脆相，故而固溶处理后能极大改善合金的性能，时效处理后，合金又从基体中析出弥散相，产生时效强化作用。

砂型铸造ＺＡ２７合金的最佳固溶时效规范是３４０。

Ｃ、２０小时固溶然后在１５０℃下时效９小时。

挤压铸造ＺＡ２７合金由于缺陷较少，所以固溶热处理对其效果不如砂型铸造那么明显。

）在对挤压铸造ＺＡ２７合金的不同热处理的试验中。

发现热处理对／合金的强度没有明显的提高，但热处理却对合金的塑性提高作用较大，其中尤以退火最为明显，能提高合金的塑性近一倍。

热处理对不同铸造舍金的作用的不同说明对于锌铝舍金来说．组织致密性对于合金强度的贡献大于热处理强化的贡献；而其塑性则不仅取决于组织致密性，也取决于组织的均匀性。

稀土合金的微观结构优化研究

稀土合金的微观结构优化研究稀土合金可是个相当神奇的存在呀！咱们今天就来好好聊聊稀土合金的微观结构优化研究。

先来说说我之前遇到的一件事儿。

有一次我去一家工厂参观，看到工人们正在为一批稀土合金的质量问题发愁。

那些合金的微观结构存在缺陷，导致性能不佳。

我凑近一看，心里就琢磨着，这要是能优化一下微观结构，那该多好啊！咱们得先搞清楚啥是稀土合金的微观结构。

简单说，就好比一个小小的微观世界，里面的原子啊、晶体结构啊，排列组合得好不好，直接影响着合金的性能。

比如说强度、韧性、耐腐蚀性这些重要的指标。

那为啥要优化这个微观结构呢？这就好比盖房子，基础结构不牢固，房子能结实吗？同样的道理，稀土合金的微观结构不理想，它的性能就发挥不出来，可能在使用过程中出各种问题。

优化微观结构的方法有不少。

就拿控制合金的成分来说吧，多加点这个元素，少放点那个元素，就像炒菜放盐放酱油一样，得掌握好比例，才能做出美味佳肴。

不同的元素比例，能让微观结构发生很大的变化。

还有热处理这个办法。

把稀土合金加热到一定温度，保温一段时间，再慢慢冷却。

这就好比给它做了一场“桑拿”，让原子们重新排排队，调整好微观结构。

不过这个温度和时间可得把握好，要不然就适得其反啦。

再说说加工工艺。

就像揉面团，用力大了小了，揉的次数多了少了，都会影响面团的质量。

稀土合金的加工过程也是如此，比如锻造、轧制、挤压等等，操作得当，就能让微观结构更加均匀、致密。

在实际研究中，科学家们可没少费心思。

他们要用各种先进的仪器设备，像电子显微镜、X 射线衍射仪等等，去观察微观结构的变化。

我听说有个研究团队，为了弄清楚一种稀土合金的微观结构优化方案，连续几个月泡在实验室里，不断尝试不同的方法，那股子认真劲儿，真让人佩服！优化稀土合金的微观结构可不是一件容易的事儿，需要综合考虑各种因素。

有时候一个小小的改变，可能会带来意想不到的效果；但有时候，费了好大的劲儿，结果却不尽如人意。

这就需要研究者们有耐心、有创新精神，不断探索。

稀土合金的热处理对性能的影响

稀土合金的热处理对性能的影响稀土合金可不是咱们日常生活中随随便便就能碰到的东西，但它在工业领域那可是有着相当重要的地位。

今儿咱就来唠唠稀土合金的热处理对性能的影响。

我先给您讲讲我之前在工厂里的一段经历。

有一次，我们接到一个任务，要生产一批稀土合金零件。

那时候，大家对稀土合金的热处理还不是特别熟悉，所以一开始都有点摸不着头脑。

咱们先来说说啥是稀土合金。

稀土合金就是把稀土元素加到其他金属里形成的合金。

这稀土元素就像是调料，加得合适，这合金的性能就能大大提升。

而热处理呢，就像是给合金做一场“魔法变身”。

通过加热、保温和冷却的过程，改变合金内部的组织结构，从而影响它的性能。

比如说，经过合适的热处理，稀土合金的硬度能变得更高。

就像我之前提到的那批零件，如果热处理不到位，硬度不够，装到机器上没几天就磨损得不行，影响整个机器的运转。

但要是热处理恰到好处，那硬度杠杠的，用起来又持久又可靠。

还有啊，稀土合金的韧性也会因为热处理而改变。

韧性好的合金，就不容易断裂。

我记得有一次，因为热处理温度没控制好，生产出来的零件太脆，轻轻一敲就断了，这可把大家急坏了，又得重新来过。

再说说它的耐腐蚀性能。

经过恰当的热处理，稀土合金能更好地抵抗各种腐蚀环境。

就好比在潮湿的工厂环境里，经过良好热处理的稀土合金零件能长时间保持完好，不生锈不被腐蚀。

另外，热处理还能影响稀土合金的耐磨性。

这在一些需要频繁摩擦的部件中特别重要。

要是耐磨性不好，用不了多久就得更换，既费钱又耽误事儿。

总之，稀土合金的热处理可不是一件简单的事儿。

每个环节都得精心控制，温度、时间、冷却速度，一个都不能马虎。

就像做饭一样，火候、时间掌握好了，才能做出美味佳肴。

稀土合金的热处理做好了，才能让它的性能发挥到极致，为各种工业应用提供可靠的材料支持。

回想当初在工厂里为了弄好这批稀土合金零件，大家日夜钻研，不断尝试，那种专注和努力的场景至今还历历在目。

也正是通过那一次的经历，让我深刻认识到稀土合金的热处理对性能的影响有多么关键。

ZA27合金的变质处理

1 9 9 8年6月Jo u rn a l o f Sh e n yan g Po l y t ech n ic U n ive r s ity J u n. 1 9 9 827合金的变质处理ZA李晨曦吴世常王青澄吴春京(沈阳工业大学金属工程系) (北京科技大学材料学院)摘要研究了变质处理对Z A 27合金初生相的形态和分布的影响. 试验结果表明: 加入适量的变质剂, 如K 2T iF 6, K 2Z r F 6, KB F4等, 在适当的处理工艺条件下, Z A 27合金的初生相由通常条件下的粗大枝晶变为均匀分布的细小粒状晶体; 细化处理使合金的塑性明显提高, 延伸率由1%～6% 增加到15%～20% , 强度及硬度基本保持不变.关键词: Z A 27合金; 铸造锌基合金; 变质处理中图法分类号: T G 290 引言Z A 27合金具有原材料丰富、价格便宜、熔炼耗能低、污染小、强度高、耐磨性好等优点, 但由于合金的塑性、韧性低而限制了它的应用1, 2 . 为扩大Z A 27合金的应用范围和使用的可靠性, 有必要研究改善合金塑性、韧性方法. 细化铸态组织是提高合金性能的重要途径, 本课题试验研究了变质处理对Z A 27铸态组织及机械性能的影响.1 试验条件1. 1 试验材料Z A 27合金对铅、锡、镉、铁等杂质元素特别敏感, 严重地影响着锌合金的机械性能, 尤其是塑性、韧性等, 因而本试验选用较高品位的原材料: Zn 201号锌锭、A l200号铝锭, 铜、镁分别以A l250% C u、A l210%M g 中加间合金的形式加入Z A 27合金中.由上述原材料配制成的合金成分为: A l: 26%～28% ; C u: 2. 0%～2. 5% , M g: 0. 01%～0. 02% ; 其余为锌.精炼剂为六氯乙烷( 化学纯). 变质剂为A l24% T i, A l24% T i21%B 合金, B 2O 3 , KB F4, K 2T i F 6, K 2Z r F 6(化学纯).1. 2 试验设备用电阻坩埚炉熔炼合金, 在W E 30型万能试验机上测抗拉强度、延伸率, 在HW 18725型布洛维硬度计上测布氏硬度.1. 3 变质处理工艺对于不同的变质剂采用了如下两种变质处理工艺.1. 3. 1 用含氟变质剂的变质处理工艺邮政编码: 沈阳110023 本文收到日期: 1996211202 第一作者: 男. 1956年生. 讲师1博士生1第 3 期李晨曦等: Z A 27合金的变质处理73合金熔清并加热至700℃时先进行精炼处理, 即将铝箔包裹的六氯乙烷用钟罩分批压入盛合金液的坩埚底部, 等没有气泡逸出时取出钟罩. 合金液静置数分钟后对其进行变质处理, 即先扒渣, 然后将含氟变质剂撒于合金的液面上, 待其熔融后用钟罩将其压入合金液内, 钟罩取出后静置10m i n 即可浇注.六氯乙烷的加入量占合金液总重的0. 2%. 压成块后的六氯乙烷加入到合金液时能防止六氯乙烷反应速度过快.这类变质剂中的氟化物加热时生成的氟化物气体有精炼作用, 因而先精炼后变质处理不会使合金液中夹杂物增多. 另外, 先精炼处理可使六氯乙烷分解的碳与变质剂中某些元素作用生成有利于组织细化的化合物 3 .1. 3. 2 无氟变质剂的变质处理工艺合金熔清后加热到700℃, 扒渣后先进行变质处理, 然后再进行精炼处理, 处理工艺与上述相同. 采用这种工艺主要因为这类变质剂没有精炼作用, 并可能带入夹杂物污染合金, 后进行精炼处理有利于去除夹杂物, 也有利于使变质剂在合金液中均匀分布.本试验在600℃浇注, 用金属型铸出Υ12 mm ×17 mm 的拉伸试棒, 不经加工直接测定某抗拉强度及塑性12 试验结果及分析2. 1 一元变质剂的作用在一般铝合金中, 结晶过程的初生相为铝基固溶体, 向铝液中加入A l 2 T i , A l 2 T i 2B , K 2Z r F 6, KB F 4, B 2O 3 , K 2T i F 6等有细化初生Α相的作用 3 . 在Z A 27 合金中,由于含铝量较多, 结晶过程的初生相也是铝基固溶体. 因此, 类似于铝合金的细化处理, 本试验采用了上述几种变质剂对锌合金进行了细化处理.表1 是向Z A 27 合金液中加入一元变质剂的种类、加入的变质剂占合金液总重的百分数、变质处理后合金机械性能的测试结果.由表1 可见, 变质处理对合金的强度、硬度影响不大, 似乎强度值略低一些, 硬度值略高一些.A l24 % T i ,B 2O 3 对合金的塑性几表1用一元变质剂处理后合金的性能机械性能平均值变质剂种类加入量% Ρb ƒ(N. m m - 2 )∆, %HB 无变质剂405 3. 4 1190. 20. 84. 03904024073. 43. 23. 1118126125A l24% T i0. 030. 120. 33894013974. 03. 53. 7114119121B 2O 30. 10. 351. 04103973928. 39. 56. 8120124122 K 2Z r F 60. 20. 72. 039538738610. 812. 37. 2124119120 K 2T iF 60. 10. 351. 03903963913. 18. 75. 4121120119 KB F 474沈阳工业大学学报第 20 卷KB F 4 能改善合金的塑性, 尤其是 KB F 4 加入量较少时作用更明显, 使延伸率由3%～ 4% 提高至13% 左右.图1是 Z A 27合金未经变质处理的铸态组织照片, 初生 Α相为白色的粗大枝晶, 加入0.1% 的 KB F 4 变质处理后, 其金相组织如图2所示, Α相明显细化, 成为均匀分布的细小花瓣图1 未变质处理图2 用0. 1% KB F 4 变质处理2. 2 二元变质剂的作用考虑到当 Z r , B 或 T i , B 同时存在时, 由于多种元素的复合作用可能有更好的细化作用, 因而进行了二元变质剂变质处理试验. 表2 用 A l 24% T i 21% B 变质处理后合金的机械性能试验结果见表2～ 4.由表 2 可见, A l 24% T i 21%B 对 Z A 27 合金的机械性能几乎没有作用. 表3表明, 由 20% KB F 4 + 80% K 2 T i F 6 构成的二元变质剂对合金的机械性能有很大的影响, 当加入量为合金重的0. 2% 时, 合金延伸率可达到21. 4% , 明显地改善了合金的塑性, 而机械性能平均值A l 24% T i 21%B加入量- 2 Ρb ƒ(N . m m ) ∆, %HB0. 15 0. 3 0. 6 1. 0 1. 52. 0402 410 412 401 4174223. 9 3. 7 2. 94. 0 3. 83. 2117 120 115 128 122125强度、硬度几乎不变化. 用 KB F 4 和 K 2 ZF 6 进行变质处理后 , Z A 2 7 合金的塑性明显提高的同时, 强度、硬度几乎保持不变 , 当 KB F 4 , K 2 T iF 6 的加入量分别为 0. 1 % 和 0. 4 % 时 , 其延伸率最高 , 为20. 7%.上述试验结果表明, 用适量的二元变质剂处理 Z A 27合金, 可以使其延伸率稳定地提高15%～ 20% 1变质处理后相以颗粒状或细小花瓣分布, 见图31第 3 期李晨曦等: Z A 27合金的变质处理75表3 用20% KBF 4 + 80% K 2T i F 6 变质处理后合金的机械性能机械性能平均值20% KB F 4 + 80% K 2T iF 6 加入量%Ρb ƒ(N . m m - 2 ) ∆, %HB0. 1 0. 20. 40. 60. 8 412 402410395397 17. 2 21. 415. 89. 36. 2 121 118123122129图3 二元变质剂处理后的 Z A 27合金组织2. 3 影响变质处理效果的因素2. 3. 1 变质效果不均匀当操作工艺不当时, 变质剂可能分布不均匀, 处理后试棒的机械性能, 尤其是延伸率较低. 由金相组织可以看到, 初生 Α相呈不均匀分布, 如图4 所示, 在某些区域 Α相以粒状分布, 在其它区域中仍有枝晶状 Α相出现121312 变质剂加入量不适当变质剂加入量不足时, 金相组织中初生相以枝晶或花瓣状分布, 未能充分细化; 变质剂加入量过多时, 尽管初生还出现了黑色大块状的复合物,在光学显微镜下, 其形态如图5所示. 变质剂加入量不足或过量, Z A 27合金的塑性都不高. 2. 3. 3 变质衰退表4 用 KBF 4 + K 2ZrF 6 变质处理后合金的性能机械性能平均值KB F 4 加入量%K 2Z r F 6加入量Ρb ƒ(N . m m - 2 ) ∆, %HB 0. 10. 4 410 403 14. 2 20. 6 119 121 0. 050. 7 400 16. 7 118010. 4 0. 7 390 387 395 18. 2 20. 7 12. 2 112 109 107 0. 10110. 4 0. 7 400 392 402 16. 3 15. 1 15. 2 120 112 121 0. 2011 0. 4415 408 17. 5 16. 3 123 121 0. 30. 7420 14. 5 131011 0. 4 0. 7413 418 40915. 0 11. 1 9. 3121 122 1180. 4加入量为合金重的0. 2% , 以20% KB F 4 + 80% K 2 T i F 6 为变质剂, 对合金液进行变质处理, 处理后合金液在720℃保温, 随后不同时刻下浇注试棒, 测得试棒的延伸率如图6所示.由图6可见, 保温3h 以上时衰退加快. 2. 3. 4 铁对合金性能的影响锌合金对铁极敏感, 当含有较多铁时, 合金的机械性能尤其是塑性极低. 表5是经正图4 变质处理后分布不均匀的 ZA 27合金组织图5 变质剂过量时 ZA 27合金的金相组织变质处理后合金的机械性能. 经化验证明试样中含有较多的铁. 在金相组织中铁以白亮的针状富铁相存在.3 结论K 2 T i F 6 , KB F 4 , K 2 Z r F 6 能明显细化 Z A 27合金的初生相, 由它们组成的二元变质剂的细化效果更明显. 变质处理后合金的塑性明显提高,延伸率稳定在15%～ 20%.二元变质剂的合适加入量为 0. 2%～ 0. 5% , 加入量过多过少都不利于改善合金的组织及性能. 变质处理后 3 h 内浇注衰退现象不明显. 含有较多铁时, Z A 27合金的塑性较低.图6 变质衰退速度表 5 含铁量对合金机械性能的影响含铁量% Ρb ƒ(N. m m - 2 ) ∆%HB 0. 26410 3. 7 132 0. 534212. 0140参考文献1 王培毅等. 锌铝系列合金的发展及研究概况. 金属科学与工艺, 1990, (3) : 108～ 1172 胡塞育. 发展中的 Z A 合金及其应用. 机械工程材料, 1988, (4) : 4～ 83 郑来苏. 铸造合金及其熔炼. 西安: 西北工业大学出版社, 1994(下转第92面)A pp l ica t i on of the M ul t i sen sor I n f orm a t i on F us ion Techn o l ogyin the Spo t W e l d in g Qua l ity Con tro lC h a n g Y u n lon g, H u a n g S h ish en g, J ia n g Z h il i nA bstra c tA b r i ef i n t ro du c t i o n to th e m u lt isen so r i n fo rm a t i o n fu s i o n is g i ven i n th e p a p e r.T h e b a s i c p r i n c i p le an d gen e ra l fu s i o n m e tho d s a re d iscu s sed. A typ i ca l i n fo rm a t i o n fu s i o n p r o 2 ce ss2m u lt i p a ram e te r au t om a t i c co n t ro l fo r th e qu a lity o f th e re s is tan ce spo t w e ld i n g i s an a2 lyzed an d app li ca t ed.Key word s: i n f orm a t i on f u s i on; spo t we l d i n g qul i ty con tro l; a pp l i ca t i on(王延香编辑) (上接第76面)M od if ica t i on of ZA 27 A l loyL i C h en x i,W u S h i ch a n g,W a n g Q in g ch en g,W u C h u nj i n gA bstra c tT h is p a p e r re s ea r ch e d th e m o d i f i ca t i o n o f Z A 27 a ll o y an d it s i n f lu e n c e o n th e s t r u c t u r e an d d i s t r i b u t i o n o f th e i n it i a l p h a s e. T h e re s u lt o f th e exp e r i m en t show s th a t u n2sde r p rop 2 e r tech n i qu e co n d it i o n s added w ith eno u g h am o u n t o f m o d i f i e r ( fo r ex a m p le: K 2T iF 6, K 2Z r F 6, KB F 4) , th e i n it i a l p h a s e o f Z A 27 a ll o y tu r n s f rom ro u g h g r a i n s i n t o u n ifo rm ly d is2 t r i b u ted f i n e o n e s; th e m o d i f i ca t i o n m ak e s Z A 27 a ll o y p la s t i ca lly i n c r ea s e g r ea t ly, th e p e r21%～6% to 15%～20% , th e s t r en g t h an d b a r dn e s s u n2 cen t age e l en g a t i o n i m p ro v ed f romch a n g ed b a s i ca l ly.Key word s: ZA 27 a l loy ; ca s t i n g Z i n e-con ta i n i n g a l loy; m od i f ica t i on(王延香编辑)。

稀土合金的微观组织与疲劳性能关系研究

稀土合金的微观组织与疲劳性能关系研究在现代工业领域中，材料的性能优劣直接关系到产品的质量和可靠性。

稀土合金作为一种具有独特性能的材料，其微观组织与疲劳性能之间的关系成为了研究的重要课题。

稀土合金，顾名思义，是在合金中添加了稀土元素而形成的一类特殊合金。

稀土元素的加入，显著改变了合金的微观组织结构，进而对其疲劳性能产生了深远的影响。

首先，让我们来了解一下稀土合金的微观组织。

微观组织是指材料在微观尺度下的结构特征，包括晶粒大小、晶界结构、相组成以及析出物等。

在稀土合金中，稀土元素可以起到细化晶粒的作用。

较小的晶粒尺寸意味着更多的晶界，而晶界能够有效地阻碍位错的运动，从而提高材料的强度和韧性。

晶界结构也是微观组织中的一个关键因素。

稀土元素的存在可能会改变晶界的特性，如晶界能、晶界偏聚等。

优化的晶界结构有助于增强晶界的结合力，减少裂纹在晶界处的萌生和扩展，从而提高疲劳性能。

相组成在稀土合金的微观组织中同样起着重要作用。

稀土元素的添加可能会导致新相的形成，或者改变原有相的比例和分布。

不同的相具有不同的力学性能，它们之间的协同作用会直接影响合金的整体性能。

析出物也是不可忽视的微观组织特征之一。

稀土元素可以促进细小、均匀的析出物形成。

这些析出物能够强化基体，并且在疲劳过程中起到阻碍位错运动的作用，从而提高疲劳寿命。

接下来，我们探讨一下疲劳性能。

疲劳性能是指材料在循环载荷作用下抵抗破坏的能力。

它是衡量材料可靠性和使用寿命的重要指标。

在疲劳过程中，裂纹的萌生和扩展是导致材料失效的主要原因。

稀土合金的微观组织对裂纹的萌生和扩展有着显著的抑制作用。

例如，细化的晶粒和优化的晶界结构可以减少局部应力集中，降低裂纹萌生的概率。

同时，均匀分布的析出物能够阻碍位错运动，延缓裂纹的扩展速度。

良好的相组成和分布也有助于提高材料在疲劳过程中的稳定性，减少微观组织的变化对疲劳性能的不利影响。

为了深入研究稀土合金微观组织与疲劳性能的关系，研究人员通常采用多种实验手段。

机械搅拌对ZA27合金组织的影响

收稿日期:1995-01-05 *甘肃省“八五”重点攻关课题机械搅拌对ZA 27合金组织的影响*陈体军　郝　远　寇生中　李元东(甘肃工业大学材料工程系,兰州　730050)摘　要　研究了机械搅拌对ZA27合金组织的影响,同时给出了温度与固相率的对应值.结果表明,在机械搅拌下,ZA27合金的凝固组织为等轴晶或玫瑰状聚集体,由枝晶残体和棒状与球状粒子组成,且随着温度的降低,初生相逐渐球状化和分散化;初生晶非树状化是由于枝晶臂颈缩折断,合并生长所致;机械搅拌加剧了晶臂颈缩,促进了颈缩折断;固相间存在着合并生长.关键词　机械搅拌　ZA 27合金　组织　非树枝状晶　颈缩分类号　TG146.13在通常情况下,铸件的组织为树枝状晶,其部分合金在凝固过程中,当固相率为30%时,就失去了流动性.但如果在搅动条件下,组织为非树状晶,在50%的固相率下仍会保持良好的流动性,在此情况下所形成的铸件收缩率小、尺寸精度高、内部缺陷诸如偏析和晶间缩松等少及力学性能好[1],且在其加热到半固态时具有触变性,能进行二次成形[2];在复合材料制备中,强化相粒子不易上浮或下沉,且界面性能好[3,4].ZA27合金在锌铝系列合金中,虽具有最好的综合力学性能,但其组织中往往存在大量的晶间缩松,并且在以其为基的复合材料制备中,增强粒子如Si,C p 和Cr p 等很难进入基体.因而为了克服这些缺点,本文研究了机械搅拌对ZA27合金组织的影响及影响机理,并测出了温度与固相率的对应值,为制备锌基复合材料奠定了基础.1　材料及实验方法所用材料为ZA27合金,其成分见表1.表1　ZA27合金的成分元素Al Cu M g RE T i Zn 质量百分含量2720.020.020.04余量本实验采用复合材料的制备装置[5].待ZA27合金熔化后,用六氯乙烷除气、扒渣(或除渣),然后随炉冷却,待温度降至520℃时开始搅拌,搅速为312r/m in.从510℃起每隔适当的温度段开始取样:用玻璃管吸取适量合金并马上取出水淬,然后制样并用硝酸酒精腐蚀,用光学显微镜分析.并确定每个温度下的固相率.第23卷第1期1997年3月甘　肃　工　业　大　学　学　报Journal of G ansu U niv ersity o f T echnolog y V o l.23N o.1M ar.19972　实验结果与分析2.1　温度所对应的固相率经实验测量,温度与固相率的对应值见表2.表2　温度与固相率的对应值T /℃504493482474464453444固相率/%391725314360 从表2可以看出,在504～464℃之间,随着温度的降低,固相率平稳增大,当温度低于464℃时,固相率急剧增大.因为当温度低于464℃时Zn -Al 相图固相线出现一段近乎水平的直线,即温度下降很小,固相率增加很快.也就是说,实验结果与相图相符,说明用此法测温度与固相率的对应值比较可靠.从本实验还发现,最初有固相的温度为507℃,因随炉冷却,温度下降很慢,加上强烈的搅拌,溶质和温度分布均匀,很接近平衡凝固,因而ZA 27合金的液相线温度为507℃左右.2.2　机械搅拌对ZA27合金凝固组织的影响在搅拌情况下,初生晶粒为树枝状晶不发达的等轴晶或玫瑰状组织,这种等轴晶或玫瑰状组织由枝晶残体、球状和棒状粒子组成,呈聚集团状.随着温度的降低,这种聚集团逐渐长大,而且聚集团间也开始出现聚集,见图1.还发现,随着温度的降低(搅拌时间的延长),等轴状或玫瑰状组织逐渐向单个球状和棒状聚集团演变,并且聚集团趋于分散化,见图2.部分凝固合金的固相最初来自坩埚壁上生长的树枝状晶[6].坩埚壁上有一附面层,其切变速率为零,晶粒生长与无搅拌时相同.当树枝状晶生长超过附面层时,会被流体冲刷下来进入流体,其生长形态将发生变化:从树枝状晶变为非树枝状晶,而且随着搅拌时间的延长,晶粒尺寸增大(图1).(a)487.5℃ (b)474.5℃图1　搅拌组织　100× 对于非树枝状晶形成的机理,现在还不统一.有的人认为是由于机械力的作用枝晶折断和相互撞击钝化所致[7],有的则强调是由于枝晶臂合并生长所致[1],还有的人认为是由于枝晶合并生长和枝晶颈缩折断的结果[3],而Fleming s 认为初晶的撞击,聚合生长是其主要原因[4].从本实验的结果来看,在温度较高时,初生晶已经为非树枝状晶(图1a ),而此时固相率低,晶粒・18・甘肃工业大学学报第23卷(a )474℃ (b)464℃(c)457℃ (d)454℃图2　连续冷却条件下,ZA 27合金的搅拌凝固组织　200×(a) (b)图3　晶缩折断(464℃)　500×间相互撞击的机会少,因而在本实验情况下,枝晶折断和撞击钝化等并不是主要原因,而是枝晶自身生长粗大化的同时(图1b )还有颈缩折断,而且颈缩折断为其主要原因.因为每个晶臂几乎都存在颈缩(图1b,图2a),当颈缩到一定程度,由于剪切力的作用而折断,形成球状粒子.图3a 和图3b 分别为颈臂由于颈缩将要折断和折断后的情形.同时还发现有少量的晶臂合并生长而生成球状粒子的情况(见图4).随着固相率的增加(搅拌时间的延长),除大量的晶臂颈・19・第1期陈体军等:机械搅拌对Z A 27合金组织的影响缩折断和少量的合并生长外,晶粒的相互碰撞开始起作用,因为随着固相的增加,球状晶粒的数目增多(图2d ).碰撞可以促进颈缩的晶臂折断,同时也可使其钝化和球状化.图4　晶臂合并生长(446℃)　500×二次枝晶端部处于较低的温度中,固相排出的溶质大部分被流动的流体带走,使这部分固相生长加快.而二次枝晶根部生长排出的溶质,除由于流体速度梯度(晶臂端部到根部)造成部分溶质被根部前面的流体带走外,主要还是通过扩散传递,阻碍根部的生长,而且随着凝固的继续进行,溶质浓度越来越高,凝固所需温度随之降低,生长速度越来越慢,晶臂甚至有可能被重新熔化而减小,使之产生颈缩.相比之下,由于枝晶端部和根部生长速度的差异,搅拌下的颈缩比非搅拌下的严重,在机械力的作用下,颈缩晶臂很容易被打断而形成球状粒子.相邻枝晶臂生长粗化时,有可能靠近端部的某部分相互接触而合并生长(见图4,内部封有少量液体),因而初晶球状化过程可用图5表示.图5　初晶的演变过程图6　粒子的聚集长大(446℃)　500× 晶粒尺寸变大的过程,除枝晶自身生长粗化、合并生长外,还有粒子间的聚集长大过程,如图6所示.相互独立的晶粒或粒子由于表面张力的作用,为了降低表面能,有相互聚集的倾向,有些会接触到一起而合并生长.并不是所有相互聚集的晶粒都会合并生长,而是遵循位向择优原则,合并生长主要发生在接触面位向差很小的固相之间.聚集的粒子间往往有一层液体膜,使之分开,不稳定,时聚时散,如图2所示.随着固相率的增大,由于聚团间的撞击,聚团被撞开,趋于分散化.3　结论1)用液淬法能可靠地测出温度与固相率的对应值.・20・甘肃工业大学学报第23卷2)在机械搅拌下,初生晶为非树枝状晶,由枝晶残体、球状和棒状粒子组成.随着温度的降低(搅拌时间的延长),固相将由小的等轴晶或玫瑰状组织变为大的球状聚合体,直到成为分散的球状粒子.固相间存在合并生长.3)初晶的非树枝状晶化主要是由二次晶臂颈缩折断而形成,其次是晶臂的合并生长及机械力的晶臂折断和撞击钝化等.机械搅拌加剧了晶臂颈缩,促进了颈缩折断.参　考　文　献1　张世江.搅拌凝固 Zn-22%合金 !∀#∃%&组织∋形成举动.铸物,1993,65(8):6212　张世江.Zn-A l 合金的搅动凝固特性及其铸态组织与拉伸性能:[博士论文].南京:东南大学,19933　王　楠.部分凝固合金的显微组织和流变性:[博士论文].南京:东南大学,19844　F lemings M C .Behavior of met al alloy in the sem isolid st ate .M etall T rans ,1991(25A ):9575　陈体军.锌基复合材料的制备及其力学和摩擦系性能的研究:[硕士论文].兰州:甘肃工业大学,19966　M olennar J M M.Solidified mir ostr uctur e of met al alloy under stir r ing.Jm ater Sci,1986(21):3897　吴　锵.部分凝固合金的流变学行为铸锭显微组织及力学性能.[博士论文].南京:东南大学,1991Effects of mechanical stirring on microstructure of ZA 27alloyChen T ij un ,H ao Yuan ,K ou Shengz hong ,L i Yuandong(Dept .of M at erials Engineer ing ,G ausu U niv .o f T ech .,Lanzhou 730050)Abstract T he effects of mechanical stirring o n the micr ostructure of ZA27alloy ar e inves-tig ated.Simultaneously ,the qualitative relation of the tem peratures and solid fractions is given.The results sho ws that,by m eans of stir ring the primary crystals o f the alloy are e-quiax ed gr ains and ro sette agg lomeratio ns com po sed of ellipsoidal and sphero idal paricals mix ed with residual dendrites.In addition the primar y cry stals g radually become more rounded spheroid and unifor m w ith decreasing temperatures.The formation of nondendrites is due to the neck shrinking ,breaking and joining of the dendrite arms .The mechanical stir-ring intensifies the neck shrinkage of the dendr ite ar ms and accelerates their breakdow n .There is co alescing between so lid phases.Key words m echanical stir ring ;ZA27allo y;microstr ucture;nondendrite;neck shrinkage ・21・第1期陈体军等:机械搅拌对Z A 27合金组织的影响。

ZA27合金的性能研究与应用分析

ＺＡ２７合金的性能研究与应用分析
魏周斌段望春张兴
甘肃省机械科学研究院，甘肃兰州７３００３０
重点介绍了ＺＡ２７合金的滑动摩擦性能和耐磨性能，并与锡青铜和”巴氏”合金的性能做了对比分析。

对比结果可得，ＺＡ２７合金机械性能比锡青铜和”巴氏”合金优异、且生产成本低廉，可作为耐磨铜合金和巴氏合金的理想替代材料。

ＺＡ２７合金；机械性能；滑动摩擦；耐磨性能
ＴＧ１３Ａ１００７－４４１４（２０１１）０５－０１０５－０２
Ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ＺＡ２７　ａｌｌｏｙ
Ｗｅｉ　Ｚｈｏｕ－ｂｉｎＤｕａｎ　Ｗａｎｇ－ｃｈｕｎＺｈａｎｇＸｉｎｇ
２０１１－０８－１８
魏周斌（１９８１－），男，甘肃兰州人，助理工程师，研究方向：耐磨材料研究。

＠＠［１］阎俊萍，阎英，李文学，等．锌基合金组织和性能的研究［Ｊ］．物理测试，１９９７（３）：１７－１９．
＠＠［２］谭银元．高铝锌合金的研究进展与应用［Ｊ］．特种铸造及有色合金，２００１　（６）：３０－３１．
＠＠［３］刘良凯．ＺＡ系列合金在工程机械中的应用［Ｊ］．工程机械，１９９４（４）：３４－３５．
ZA27合金的性能研究与应用分析
作者：魏周斌，段望春，张兴， Wei Zhou-bin， Duan Wang-chun， Zhang Xing 作者单位：甘肃省机械科学研究院,甘肃兰州,730030
刊名：
机械研究与应用
英文刊名：Mechanical Research & Application
年，卷(期)：2011(5)
本文链接：/Periodical_jxyjyyy201105038.aspx。

稀土在合金作用中的作用

稀土在合金作用中的作用《稀土在合金里的大作用》嘿，咱来说说稀土在合金里的作用哈。

咱先说说啥是稀土，这玩意儿名字听着挺神秘，其实就是一些特别的金属元素。

不过可别小瞧了它们，在合金里那作用可大了去了。

有一次啊，我去一个工厂参观。

那个工厂是生产特种合金的。

我就看到那些工人师傅们在那儿忙活着，旁边堆着好多金属材料。

我就好奇地问：“师傅，这些合金都是干啥用的呀？”师傅就跟我讲：“这里面加了稀土呢，可厉害了。

”师傅说，稀土加到合金里，能让合金变得更硬、更强。

就好比给合金吃了大力丸一样。

比如说，有一种合金是用来做刀具的。

加了稀土之后，这刀具就特别锋利，切啥都跟切豆腐似的。

“哎呀，这么厉害呢。

”我想象着自己拿着一把加了稀土的刀具，切菜肯定老省劲了。

还有啊，稀土能让合金更耐腐蚀。

就像给合金穿上了一层防护衣。

有一些合金是用在海边或者化工厂里的，那里的环境很恶劣，容易生锈啥的。

但是加了稀土之后，就不怕了。

可以用很久很久。

另外呢，稀土还能改善合金的性能。

比如说，让合金的导电性更好啦，或者让合金的颜色更漂亮啦。

我就想啊，这稀土就像个魔法师，能把普通的合金变得特别厉害。

咱再举个例子哈。

有一辆汽车，它的发动机零件就是用加了稀土的合金做的。

这样的发动机更耐用，动力也更强。

开起来那叫一个爽。

“哇，这稀土可真是个好东西。

”总之啊，稀土在合金里的作用可大了。

有了稀土，合金就变得更厉害、更实用。

以后咱看到那些合金制品，说不定里面就有稀土的功劳呢。