稀土元素在铝合金中的作用和应用
稀土在铸造铝合金中的作用_赖华清
稀土在铸造铝合金中的作用Effect of Rare Earth in Casting Aluminum Alloy赖华清,徐翔,范宏训(湖北汽车工业学院材料工程系,湖北十堰442002)摘 要:综述了稀土在铸造铝合金中的作用和应用概况。
指出:稀土添加在铸造铝合金中可以起到细化组织、净化熔体、减少气体和夹杂物含量、降低合金线膨胀系数、提高合金常温和高温力学性能等多方面的良好作用。
关键词:稀土;铸造铝合金;作用中图分类号:T G29 文献标识码:A 文章编号:1001-3814(2001)05-0037-03 稀土在铸造铝合金中的应用国外开展的较早,如德国在二战期间就研制了四种稀土铝合金用于制造发动机、内燃机的复杂零件。
我国在这方面的研究和应用始于20世纪60年代,虽然起步较晚,但发展较快,从机理研究到实际应用都做了大量的工作,已经取得了一些成果。
1 稀土对铸造铝合金的变质作用根据最新观点[1],铝合金变质处理大致可分三类,第一类是晶粒细化处理,主要用来细化α(Al)晶粒;第二类是共晶体变质,主要用于铝硅共晶合金;第三类是改善杂质相组织或消除易溶杂质相,如改变粗大富铁相等。
1.1 晶粒细化作用铝合金晶粒细化最有效、最实用的方法是添加含B、Ti等元素的中间合金细化剂,除最常用的Al-Ti-B 中间合金外,目前稀土元素的晶粒细化作用逐渐引起人们的重视[2～4]。
文献[4]指出,Al-Ti-B中间合金中配入适量的RE,可有效地抑制细化衰退现象,其原因是稀土元素的表面活性作用能降低铝熔体的表面张力,增加铝熔体对硼化物(TiB2)的湿润性,增大铝熔体在硼化物颗粒表面上的铺展系数,既能使TiB2的异质形核作用充分发挥,又能防止TiB2的聚集、沉淀,从而延缓衰退。
此外,稀土本身也能够细化晶粒,RE与铝及铝中的Fe、Si等可形成高熔点的细小化合物,这些化合物能起到非自发形核的作用,使晶粒得到细化。
1.2 对初晶硅细化作用高硅铝合金中初晶硅的细化一般都是采用加磷处理,现多以磷铜中间合金或磷盐的形式加入。
稀土金属在铸造铝合金中的应用
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
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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．
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。
各元素对铝合金性能影响
各元素对铝合金性能影响铝合金的性能受多种因素的影响，包括合金元素的类型、含量和分布状态。
以下是各种元素对铝合金性能的影响。
1.硅：硅是最常用的铝合金元素之一、它能够增加铝的强度和刚性，但会降低铝的可塑性。
硅还有利于形成均匀细小的析出相，从而提高合金的硬度和耐磨性。
合金中硅的含量一般在2%以下。
2.铜：铜是一种强化元素，对铝合金的强度有显著影响。
它还能提高抗热裂纹性能和耐腐蚀性。
但较高的铜含量会降低铝合金的可塑性，增加其热应力和脆性。
3.锌：锌是一种强化元素，对铝合金的强度和耐蚀性有重要作用。
锌含量的增加可以提高合金的强度，但也会降低其塑性。
锌还能提高铝合金的热稳定性和耐磨性。
4.锰：锰是一种常用的合金元素，具有铸造性好和延展性佳的特点。
锰的存在可以提高铝合金的强度、硬度和可焊性。
合金中锰的含量一般在1%以下。
5.镁：镁是添入铝合金的常用元素之一、镁能够显著提高铝合金的强度，并且对合金具有良好的成形加工性能。
镁的添加还能促进铝合金的析出硬化，提高耐热性和耐蚀性。
镁含量的增加会增加铝合金的脆性。
6.钛：钛是一种残余元素，往往以杂质的形式存在于铝合金中。
钛几乎不会改变铝合金的机械性能，但可能会降低其可塑性和韧性。
因此，钛含量应尽量控制在较低的水平。
7.铬：铬是一种常用的合金元素，对铝合金的耐蚀性和耐磨性有重要影响。
铬含量的增加可以提高合金的耐腐蚀性，尤其是对氧化介质的耐蚀性。
合金中铬的含量一般在0.05-1%之间。
除了以上所述的元素，铝合金中可能还含有其他元素，如锆、镧、稀土元素等。
这些元素的加入可以进一步改善铝合金的性能，例如提高其耐高温性能、抗氧化性能和耐腐蚀性能。
然而，每个元素的性能影响都是复杂的，不同元素的相互作用也会产生复杂的效应。
因此，为了获得理想的铝合金性能，需要根据具体的应用要求和工艺条件综合考虑各种元素的含量和分布状态。
稀土元素在铝合金中的作用和应用
在铝合金中加入微量稀土元素，能够显着改良铝合金的金相组织，细化晶粒，去除铝合金中气体和有害铝合金的耐热性、可塑杂质，减少铝合金的裂纹源，进而提升铝合金的强度，改良加工性能，还可以改良性及可锻性，提升硬度、增添强度和韧性。
稀土元素的加入使得稀土铝合金成为一种性能优秀、用途广泛的新式资料，当前稀土铝合金的产量已近全国铝产量的1／4。
稀土元素在铝合金中的作用稀土元素特别开朗，极易与气体(如氢 )、非金属 ?(如硫 )及金属作用，生成相应的稳固化合物。
稀土元素的原子半径大于常有的金属如铅、镁等，在这些金属中的固溶度极低，几乎不可以形成固溶体。
一般以为，稀土元素加入到铝合金中可起到微合金化的作用；别的，它与氢等气体和很多非金属有较强的亲和力，能生成熔点高的化合物，故它有必定的除氢、精华、净化作用；同时，稀土元素化学活性极强，它能够在长大的晶粒界面上选择性地吸附，阻挡晶粒的生长，结果致使晶粒细化，有变质的作用。
以下就这 3方面的作用详尽介绍。
1.变质作用变质办理是指在金属及合金中加入少许或微量的变质剂，用以改变合金的结晶条件，使其组织和性能得到改良的过程。
变质剂又称晶粒细化剂或孕育剂。
稀土元素的原子半径为 ?～，大于铝原子半径。
稀土元素比较开朗，它熔于铝液中，极易填充合金相的表面缺点，进而降低新旧两相界面上的表面张力，使得晶核生长的速度增大，同时还在晶粒与合金液之间形成表面活性膜，阻挡生成的晶粒长大，使合金的组织细化。
别的，铝与稀土形成的化合物在金属液结晶时作为外来的结晶晶核，因晶核数的大批增添而使合金的组织细化。
研究表示：稀土对铝合金拥有优秀的变质成效。
比如，合金化的7005铝合金铸锭自己就呈十分渺小的组织。
同时价得一提的是，稀土的变质作用拥有长效及重熔稳固性的特色，比用钠(Na) 、锶 (Sr) 等变质剂拥有显然长处。
稀土的变质作用只受共晶硅变化的影响。
2.精华、净化作用稀土元素的脱氧能力比强脱氧剂Al 、 Mg 、 Ti 等强，微量稀土就能使［ O］脱到＜ lppm( 即 <10-4 ％ )。
稀土矿产资源的用途有哪些
稀土矿产资源的用途有哪些
稀土矿产资源是一类非常重要的矿产资源，具有广泛的用途。
下面我们来详细介绍一下稀土矿产资源的用途。
首先，稀土矿产资源在冶炼业中具有重要的作用。
稀土元素可以用于合金的生产，例如镧铁合金、钕铁硼合金等。
这些合金具有优异的磁性和机械性能，广泛应用于电机、汽车和航空航天等领域。
此外，稀土元素也在铝合金、不锈钢等材料的生产中起着重要作用。
其次，稀土矿产资源在电子工业中也具有重要作用。
稀土元素可以用于生产磁性材料，如永磁材料，广泛应用于电机、发电机、传感器等领域。
同时，稀土元素也在电子器件的制造中起着重要作用，例如稀土元素可以用于生产半导体材料、荧光粉、光纤等。
此外，稀土矿产资源在环保和新能源领域也有重要应用。
稀土元素可以用于生产高效稀土催化剂，广泛应用于汽车尾气处理、工业废气处理、垃圾处理等领域。
同时，稀土元素也可以用于生产高效节能灯、太阳能电池、风力发电机等新能源设备。
此外，稀土矿产资源还在农业、医药等领域有重要应用。
稀土元素可以用于生产高效肥料，改良土壤，提高作物产量。
同时，稀土元素还可以用于制造医药中的影像剂、放射性药物等。
总的来说，稀土矿产资源具有广泛的用途，涉及冶炼业、电子工业、环保和新能源、农业、医药等多个领域。
稀土矿产资源的应用不断拓展，随着技术的不断进步，相信稀土矿产资源的用途会越来越广泛，对我们的生活和生产会产生越来越重要的影响。
铝合金的强韧化
E 由于基体和粒子中滑移面的取向不一致， 螺型位错线切过粒子时必然产生一割阶，而 割阶会妨碍整个位错线的移动。
（2）不可变形微粒的强化作用—— 奥罗万机制
·适用于第二相粒子较硬并与基体界面为非共格的 情形。 使位错线弯曲到曲率半径为R时，所需的切应力为 τ=Gb/（2R）设颗粒间距为λ 则τ=Gb/ λ ∴Rmin=λ/2 只有当外力大于Gb/ λ 时，位错线才能绕过粒子。 减小粒子尺寸或提高粒子的体积分数，都使合金 的强度提高。
4 其它强韧法
铝合金的强韧化手段还有很多, 如激光 冲击强化、复合强化(利用陶瓷、碳纤维、 晶须、颗粒等增强铝基体)、优晶处理等
纯铝中加入合金元素，形成铝基固溶体， 起固溶强化作用，可使其强度提高。AlCu、Al-Mg、Al-Si、Al-Zn、Al-Mn等二 元合金一般都能形成有限固溶体，并且均 有较大的溶解度，因此具有较大的固溶强 化效果。
对于不可热处理强化或强化效果不大的铸 造铝合金和变形铝合金，可以通过加入微 量合金元素细化晶粒，提高铝合金的力学 性能。例如二元铝硅合金以及所有高硅合 金淬火及时效后强化效果很弱，若在浇注 前往液态合金中加入微量的钠或钠盐等进 行变质处理，那么合金组织将显著细化， 从而显著提高合金的强度和塑性。
1.2 添加新合金元素
将锰添加到7XXX 系铝合金中,能起细化晶粒、 阻碍基体晶粒长大和再结晶的作用, 并且在不降低 合金塑性和韧性的情况下显著提高合金强度。合 金强度提高的主要原因是过饱和铝合金固溶体分 解形成细小、弥散含锰相,含锰相促进了晶粒的均 匀塑变,细化了滑移带的宽度, 从而降低了应变或应 力集中,使材料塑性得到提高。 。
稀土在铝合金中的应用
河南科技!""#$%上!$挖掘新材料和新技术的潜力。
随着科技的发展、建筑技术的进步及新型建筑材料的不断出现，设计师们有了更广阔的设计天地。
它们不仅能够为设计师在艺术形象上的突破和创新提供了更为坚实的物质基础，同时也为人类充分利用自然环境、节约能源、保护生态环境提供了可能。
&$充分利用太阳能等可再生资源。
太阳能、风能等都是取之不尽、用之不竭的能源，有着可再生，无污染的优点。
因此，太阳和风将对未来的建筑设计产生很大的影响，尤其是在建筑的外观和通风系统的设计方面。
它使人们对建筑的外立面和建筑的自然通风产生了新的理解：视觉的联系、引进日光照明、自然通风、保温隔热、遮阳、合理运用太阳能、合理运用风能。
’$注重自然通风。
空调制冷技术的诞生是建筑技术史上的一项重大进步，但空调技术也有其负面影响，对空调的过分依赖和不加限制地滥用是造成当今环境和能源问题的重要原因。
因此，自然通风是当今生态设计普遍采用的一项比较成熟和廉价的技术措施。
自然通风可以在不消耗能源的情况下达到对室内温度的调节，这有利于减少能源消耗、降低污染。
($用自然要素改善环境的小气候。
人是自然生态系统的有机组成部分，自然的要素与人有一种内在的和谐感。
自然环境是人类自下而上环境必不可少的组成部分。
因此，建筑设计中自然要素的引用成为顺理成章的事情。
#$主动技术干预。
在被动方法无法满足需要的时候，便需要主动技术的干预。
如利用能量转化的原理，使用太阳能收集器和光电转化器利用地热资源；提高原生能源的利用率；减少废物的产生量等。
再如，采用自然通风系统的生态建筑，当利用自然风压无法实现自然通风的时候，可以采用热压，热压与风压相结合、机械辅助等手段实现建筑的自然通风。
四、结论在建筑设计中实现智能化的整体设计概念，还需要我们付出巨大的努力。
生态化建筑设计会越来越重要，因而建筑设计新的发展趋势将主要集中在通过高质量的设备、材料、构造和构件之间的全面协调，建筑形式与新技术、新材料之间的平衡，以及人工环境和自然环境之间的协调，尽可能地减少原生能源和灰色能源的使用，尽可能多地利用可再生资源，尽可能地让人们接近自然。
稀土La对6063铝合金组织与时效性能的影响
第62卷 第1期2010年2月 有 色 金 属Nonferr ou sM et als Vo l 162,No 11 Feb ruary .2010稀土La 对6063铝合金组织与时效性能的影响张向宇1,熊 计1,赵国忠2,赖人铭1,吴悦梅1(1.四川大学制造科学与工程学院,成都610065;21成都阳光铝制品有限公司,成都610100) 摘 要:用硬度(HB 、HV)测试仪、差示扫描量热仪(DSC)、X 射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SE M )等方法研究稀土La 对6063合金铸态组织、力学性能、时效性能及时效序列的影响。
结果表明,稀土La 对合金铸锭枝晶组织有明显的细化作用,添加适量的La 有利于合金力学性能和改善,并且稀土的加入并没有改变合金的析出顺序,但随着稀土含量的提高,稀土L a 会消耗大量的Si ,并在合金中形成粗大的AlFeSi La 化合物,抑制了中间沉淀析出相β″和β′析出,使强化相M g 2Si 减少,反而使合金力学性能降低。
关键词:金属材料;6063铝合金;L a;时效;DSC 中图分类号:TG146121;TG146145 文献标识码:A 文章编号:1001-0211(2010)01-0001-05收稿日期作者简介张向宇(3),男,四川自贡市人,硕士,主要从事铝合金与硬质合金刀具等方面的研究。
用稀土增强铝基合金及其复合材料的组织力学及其阳极氧化等性能,具有良好的应用前景,近年来受到国内外的广泛关注[1-3]。
由于稀土加入以后对铝基材料的整体性能影响较大,因而一般选用可时效硬化的Al 2Cu,A l 2Cu 2Mg,A l 2Mg 2Si 等合金为基体。
因此,了解稀土元素在铝合金时效析出行为中的影响尤为重要,希望通过时效处理优化铝基复合材料的性能,国外有关稀土在铝基材料中的时效问题的研究文献已有不少[4],稀土的引入推迟或延缓了铝基材料中GP 区(或GP B 区)的形成,抑制了中间沉淀相的沉淀析出。
稀土合金在铝合金中的应用
稀土合金在铝合金中的应用
稀土合金在铝合金中的应用主要体现在以下几个方面：
1.精炼作用：在铝合金中添加适量的稀土元素可以起到精炼作用。
稀土元素可以改善夹杂物形态，净化晶界，提高合金的纯净度。
此外，稀土元素还可以细化合金组织，提高合金的力学性能和耐腐蚀性能。
2.细化作用：稀土元素在铝合金中可以起到细化作用。
通过添加适量的稀土元素，可以细化铝合金的晶粒，提高合金的强度和韧性。
3.合金化作用：稀土元素可以与铝合金中的其他元素形成合金化物，提高合金的力学性能和耐腐蚀性能。
综上所述，稀土合金在铝合金中的应用可以起到改善合金组织、提高力学性能和耐腐蚀性能的作用。
稀土在铝及铝合金中的作用
-*5*5 提高合金的耐热性能63!7!-)8 铸 造 铝 Z 硅 系 共 晶 合 金 中 添 加 -/0 -*+/混 合 稀 土!高 温 强 度 提 高 了 33/‘高 温 持 久 强 度 93))ab-)))小时;提高了 ../!而且显著地提高了 耐磨性和高温稳定性" #$%VW系 合 金 具 有 很 好 的 耐 热 性 能!经 适 当 合 金 化 后 可 在 .))a以 下 工 作 9其 它 铝 合 金 的 使 用 温 度 一 般 不 超 过 3))a;" 快 速 凝 固 的 #$%4*./cd% 3*./ed合金!可 以 在 &_3[ 以 下 长 时 间 工 作!大 大 提高了铝合金的使用工作温度" -*3 对合金光学性能的影响 稀土加入铝合金会使其表面氧化膜结构发生变
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铝合金原材料 铝、铜、硅、镁等的合金材料
铝合金是一种由铝、铜、硅、镁等多种元素组成的合金材料，具有轻质、耐腐蚀、强度高等特点，因此在航空航天、汽车制造、建筑材料等领域广泛应用。
以下将从铝合金原材料的含量、制备工艺等方面进行探讨。
一、铝合金原材料的含量铝合金的主要成分是铝，通常含量在85以上。
铜、硅、镁等也是常见的合金元素。
铝合金的性能取决于不同元素的含量及其之间的配比，常见的铝合金种类有2000系列、3000系列、5000系列等。
1. 铜铜是一种重要的合金元素，能够增加铝合金的强度和硬度。
通常铜含量在3-7之间，不同含量的铜会对铝合金的性能产生不同的影响。
2. 硅硅是另一种常见的合金元素，能够提高铝合金的耐热性和耐腐蚀性。
硅的含量通常在0.2-0.6之间，合适的硅含量可以使铝合金具有良好的加工性能和力学性能。
3. 镁镁是轻金属，能够显著提高铝合金的强度和硬度。
一般镁的含量在0.3-1.5之间，适量添加镁可以有效改善铝合金的性能。
二、铝合金的制备工艺铝合金的制备工艺包括原料选取、熔炼、铸造、热处理等环节。
1. 原料选取铝合金的原材料主要包括铝锭、铜、硅、镁等合金元素。
选用优质的原材料对于保证合金品质至关重要。
2. 熔炼熔炼是铝合金制备的第一步，通过高温熔炼将铝锭和合金元素进行混合，形成均匀的合金液态。
3. 铸造铸造是将液态合金倒入模具，通过冷却凝固形成铝合金零件的过程。
不同的铸造工艺能够产生不同形状和尺寸的铝合金制品。
4. 热处理热处理是铝合金制品提高强度和硬度的重要工艺。
常见的热处理工艺包括固溶处理、时效处理等。
三、铝合金的应用领域铝合金具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点，因此在多个领域有着广泛的应用。
1. 航空航天航空航天领域对材料的要求极高，铝合金以其良好的强度重量比成为航空器结构材料的首选，大量用于制造飞机机身、发动机零部件等。
2. 汽车制造汽车制造是铝合金的另一个重要应用领域，铝合金零件的使用可以减轻汽车自重，提高燃油效率和性能。
铝合金中各种元素的作用
铝合金中各种元素的作用1、硅(Si)改善流动性能的主要成份，从共晶到过共晶都能得到最好的流动性。
但结晶析出的硅(Si)易形成硬点，使切削性变差，所以一般都不让它超过共晶点。
另外，硅(Si)可改善抗拉强度、硬度、切削性以及高温时强度，而使延伸率降低。
（Al-Si合金系富铝部分在共晶温度577℃时，硅在固溶体中的最大溶解度为1.65%。
尽管溶解度随温度降低而减少，介这类合金一般是不能热处理强化的。
铝硅合金具有极好的铸造性能和抗蚀性。
若镁和硅同时加入铝中形成铝镁硅系合金，强化相为MgSi。
镁和硅的质量比为1.73:1。
设计Al-Mg-Si系合金成分时，基体上按此比例配置镁和硅的含量。
有的Al-Mg-Si合金，为了提高强度，加入适量的铜，同时加入适量的铬以抵消铜对抗蚀性的不利影响。
Al-Mg2Si合金系合金平衡相图富铝部分Mg2Si在铝中的最大溶解度为1.85%，且随温度的降低而减速小。
变形铝合金中，硅单独加入铝中只限于焊接材料，硅加入铝中亦有一定的强化作用）。
2、铜(Cu)在铝合金中固溶进铜(Cu)，机械性能可以提高，切削性变好。
不过，耐蚀性降低，容易发生热间裂痕。
作为杂质的铜(Cu)也是这样。
（铝铜合金富铝部分548℃时，铜在铝中的最大溶解度为5.65%，温度降到302℃时，铜的溶解度为0.45%。
铜是重要的合金元素，有一定的固溶强化效果，此外时效析出的CuAl2有着明显的时效强化效果。
铝合金中铜含量通常在2.5%~5%，铜含量在4%~6.8%时强化效果最好，所以大部分硬铝合金的含铜量处于这范围。
铝铜合金中可以含有较少的硅、镁、锰、铬、锌、铁等元素）。
3、镁(Mg)铝镁合金的耐蚀性最好，因此ADC5、ADC6是耐蚀性合金，它的凝固范围很大，所以有热脆性，铸件易产生裂纹，难以铸造。
作为杂质的镁(Mg)，在AL-Cu-Si这种材料中，Mg2Si 会使铸件变脆，所以一般标准在0.3%以内。
（Al-Mg合金系平衡相图富铝部分尽管溶解度曲线表明，镁在铝中的溶解度随温度下降而大大地变小，但是在大部分工业用变形铝合金中，镁的含量均小于6%，而硅含量也低，这类合金是不能热处理强化的，但是可焊性良好，抗蚀性也好，并有中等强度。
铸造铝合金精炼变质的好材料_稀土合金
专题论述特种铸造及有色合金 1999年第5期铸造铝合金精炼变质的好材料——稀土合金上海大学 唐多光Ξ摘 要 讨论了稀土合金在铸造铝合金中长效变质和将精炼后的铝合金液长时间保持纯净的原理。
应用稀土合金变质和精炼的工艺对环境不造成任何污染,为创造绿色集约化铸造业提供了一种极好的选择。
关键词:稀土 变质 精炼 绿色集约化铸造业An Excellen tM a ter i a l for Ca sti ng A lA lloy Ref i nem en t and M od if ica tion—Rare-Earth A lloyTang D uoguang(Shangha i Unv iersity)ABSTRACT T he long effective m odificati on and the persisten t refinem en t fo r R E treated casting A l al2 loy w as discu ssed,and m odifying and refin ing techno logies w ith rare2earth alloy never po llu te the envi2 ronm en t,so it w ill be one of the best cho ices fo r the green and in tegral foundryKey W ords:Rare-Earth,M od if ica tion,Ref i ne m en t,Green and I n tegra l Foundry, 铸造铝合金熔炼一般要精炼、变质处理,有的还需晶粒细化。
铝合金精炼多属于吸附精炼[1],如用ZnC l, M nC l,C2C l6,C l2(气)等有毒精炼剂以及N2(气)、A r (气)和各种无公害精炼剂。
变质方面,80年代以来发展了以Sr为代表的长效变质剂,但含锶的铝合金有一个副作用是极易吸气。
电解铝 稀土-概述说明以及解释
电解铝稀土-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:电解铝是一种重要的金属材料，在现代工业中具有广泛的应用。
它是通过在电解槽中将氧化铝还原成铝金属而制得的。
而稀土元素是一类重要的化学元素，具有多种独特的性质和应用价值。
本文将重点探讨电解铝和稀土两个话题，并分析它们之间的关联。
通过深入研究，我们可以更好地理解电解铝和稀土在工业生产和科研领域的重要性，以及它们在未来发展中的潜在作用和价值。
1.2 文章结构文章结构部分将介绍本篇文章的组织框架，分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分包括概述、文章结构和目的三个小节，通过介绍电解铝和稀土的基本概念，阐述本文的主旨和重要性，明确文章的目的和意义。
正文部分将分为电解铝、稀土和电解铝与稀土的关联三个小节，详细介绍电解铝和稀土的特性、生产工艺、应用领域等内容，并探讨二者之间的联系和相互影响。
结论部分将总结电解铝在工业生产中的重要性，阐述稀土在电解铝生产中的应用价值，并展望未来电解铝与稀土领域的发展趋势，为读者提供一个全面的认识和展望。
1.3 目的本文的目的在于探讨电解铝和稀土在工业生产中的重要性和应用。
通过对电解铝和稀土的相关知识进行深入的介绍和分析，旨在帮助读者更全面地了解这两个领域的发展现状和未来趋势。
同时，也旨在为相关领域的研究人员和从业者提供一定的参考和启发，促进相关技术的进步和应用。
通过本文的阐述，希望读者能够对电解铝和稀土有更深入的认识，为相关领域的研究和应用提供一定的理论支持和实践指导。
2.正文2.1 电解铝:电解铝是用电解法生产的铝，是现代工业中非常重要的金属产品之一。
电解铝的生产过程主要包括铝土矿的选矿、冶炼和电解三个环节。
首先，铝土矿是电解铝的原料，其主要成分是氧化铝。
通过选矿过程可以将铝土矿中的杂质剔除，提高氧化铝的纯度。
然后经过冶炼，将氧化铝还原成铝金属，得到铝锭。
最后，在电解槽中，铝锭作为阴极，在氟化铝熔剂中进行电解，电解产生的气体是氧气，氧气会从阳极冒出。
铝合金中sc与其他合金元素及其物理冶金行为的相互作用
铝合金中sc与其他合金元素及其物理冶金行为的相互作
用
铝合金是由铝和其他合金元素（称为合金元素）混合而成的合金。
各
种合金元素的加入可以改变铝合金的物理和冶金行为，从而实现合金的特
定性能和应用。
其中，一种常用的合金元素是锶（Sc）。
锶是一种稀土元素，其加入铝合金中可以改善合金的力学性能和可加
工性。
下面是锶与其他合金元素及其物理冶金行为的相互作用的一些例子：1.锶与铜（Cu）：
锶可以与铜形成溶体，并且有助于晶界精细化和晶粒细化。
它可以提
高合金的强度和塑性，同时还可以改善合金的耐腐蚀性能。
2.锶与镁（Mg）：
锶可以与镁形成共晶化合物，并且可以抑制铝合金中的二次相析出。
它可以提高合金的强度和热稳定性，并且有助于抑制晶粒生长和细化晶粒。
3.锶与硅（Si）：
锶可以与硅形成共晶化合物，并且有助于晶界精细化和晶粒细化。
它
可以提高合金的强度和塑性，并且有助于抑制晶粒生长和细化晶粒。
4.锶与锂（Li）：
锶可以与锂形成溶体，并且可以提高合金的强度和硬度。
它还可以改
善合金的热稳定性和耐腐蚀性能。
以上只是锶与其他合金元素之间一些基本的相互作用，实际的物理冶
金行为还受到加入量、加工方式、热处理等因素的影响。
由于锶与其他合
金元素的相互作用复杂且多样，对于铝合金的设计和制备需要考虑多种因素，并进行详细的实验研究和分析。
这样才能最大程度地发挥合金的性能并满足特定应用的要求。
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。
浅析有色金属中的稀土元素
浅析有色金属中的稀土元素1 有色金属中稀土元素的作用1.1 稀土通过化学反应可以改变有色金属中杂质的存在状态有色金属中经常有金属杂质或非金属杂质，稀土元素可以和这些杂质金属进行反应，比如与铁、硅等形成不同的化合物，这样就可以改变铝金属固有的固溶方式，导致它的电阻率不断降低。
又比如稀土元素与非金属元素因为化学反应生成高熔点的化合物，这样就导致有色金属的晶粒网络结构进行了细化，有效地稳定了晶界，从而形成高熔点的金属间化合物，提高了有色金属的综合性能。
1.2 稀土元素的加入可以降低有色金属中氢的含量因为氢，特别是融入液态金属的氢，会以原子态的形式存在，然后变成高分子，导致有色金属材料出现裂纹等问题，严重降低综合性能，并且损害其加工过程，所以减少有色金属中氢的含量越来越引起科学家的关注。
正因为如此，添加适量的稀土元素可以有效地减少氢的含量，比如有研究表明，0.1%～0.3%的稀土可以明显降低铝和其合金中氢的含量，达到了非常好的减氢效果。
1.3 稀土元素能改变合金的表面张力研究表明，只要基体的表面张力有所降低，就可以有效提高金属或者合金的成型性和铸造性，金属的成型性和铸造性是衡量金属及其合金的性能的有效标准之一，大量的文献表明，在铝和铝合金中添加适量的稀土可以有效降低表面张力。
1.4 稀土的加入可以改变有色金属及其合金的耐高温氧化和耐腐蚀性能有文献报道，将多种稀土进行混合，然后添加到铝中进行试验，研究结果表面，凡是添加了稀土元素的铝无论是在人造海水还是含盐水中，其耐腐蚀性和耐高温氧化都要比没有添加稀土的铝金属好，这个试验可以看出适量稀土混合物的加入可以有效改变有色金属及其合金的耐高温氧化和耐腐蚀性能，而耐高温氧化和耐腐蚀性能是衡量有色金属及其合金的又一有效标准。
2 有色金属中稀土元素的化学分析及应用2.1 铝合金中稀土元素的化学分析及应用利用电化学测试的方法，用铝合金作为电极，将氢氧化钾作为稀土元素化学分析的介质，对比纯铝、铝合金在稀土元素溶液中的电化学，看试验样品，通过试验可以发现：（1）稀土元素的加入很大程度上限制了铝离子发生电离，从而提高了铝合金的耐腐蚀性能；（2）稀土元素的加入有效地抑制了放电现象，从而使合金更加均匀；（3）稀土元素的加入降低了铝作为电极反应的极化能力，从减少正差异效应的角度来提高了铝合金的稳定性，从而全方面地提高了有色铝金属合金的综合性能。
《稀土元素对Zn-25Al-5Mg-2.5Si合金组织和力学性能的影响》
《稀土元素对Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金组织和力学性能的影响》一、引言随着材料科学技术的快速发展，合金作为重要工程材料受到了广泛的关注。
Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金是一种常用的高强度铝合金，广泛应用于航空航天、汽车制造等工业领域。
近年来，在合金中添加稀土元素成为了提升合金性能的一种重要方法。
本文着重探讨了稀土元素对Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金组织和力学性能的影响。
二、实验材料和方法实验所用的合金为Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si，分别在相同的工艺条件下制备了含稀土元素和不含稀土元素的两种合金。
其中，稀土元素为稀土混合物，主要包含La、Ce等元素。
采用熔炼、铸造、热处理等工艺进行合金的制备和加工。
三、稀土元素对合金组织的影响1. 晶粒尺寸：稀土元素的添加显著细化了Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金的晶粒尺寸。
晶粒细化是提高合金力学性能的重要手段，因为细小的晶粒可以提供更多的晶界，阻碍裂纹的扩展。
2. 第二相粒子：稀土元素的加入使得合金中出现了更多的第二相粒子。
这些粒子多为稀土铝化合物，具有较高的硬度和稳定性，能够提高合金的耐磨性和抗疲劳性能。
3. 显微组织：稀土元素的添加改变了合金的显微组织，使得合金的组织更加均匀、致密。
这有利于提高合金的力学性能和耐腐蚀性能。
四、稀土元素对合金力学性能的影响1. 抗拉强度：添加稀土元素的Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金的抗拉强度得到了显著提高。
这主要归因于晶粒细化、第二相粒子的强化作用以及显微组织的改善。
2. 延伸率：虽然稀土元素的添加会降低合金的延伸率，但总体上仍能保持良好的塑性。
这表明稀土元素在提高合金强度的同时，并未显著降低其塑性。
3. 硬度：稀土元素的加入显著提高了合金的硬度。
硬度的提高主要归因于第二相粒子的强化作用和显微组织的改善。
五、结论本文研究了稀土元素对Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金组织和力学性能的影响。
稀土元素铒（Er）在Al-Zn-Mg合金中的作用
捅要摘要采用微合金化的方法来提高铝合金的综合性能是提高铝材质量的基础研究中的重要课题。
作者所在的课题组对稀±元素Ｅｒ在铝合金中的作用进行了系统的预研工作，发现Ｅｒ在铝合金中具有积极作用。
为进一步研究稀土元素Ｅｒ在铝合金中的作用及其作用机理，本论文采用铸锭冶金法制备了六种成分不同的ＡＪ．Ｚｎ．Ｍｇ（．Ｅｒ）合金，通过硬度测试、拉伸力学性能测试、金相显微组织观察、ｘ射线衍射分析、扫描电镜观察、透射电镜观察及能谱分析等手段研究了稀土元素Ｅｒ对Ａｌ—Ｚｎ—Ｍｇ合金在不同状态下的力学性能、显微组织，热稳定性能以及时效特性的影响；初步探讨了稀土元素Ｅｒ在Ａ１．Ｚｎ．Ｍｇ合金中的存在形式，对合金显微组织的细化机理，对合金力学性能的强化机理．以及含Ｅｒ的Ａ１．Ｚｎ—Ｍｇ合金的再结晶形核机制。
结果表明：稀土元素Ｅｒ可以明显地提高ＡＩ．Ｚｎ．Ｍｇ合金的力学性能，其中添加０．１％Ｅｒ的合金，其力学性能上升的幅度最大，约为１５％。
随着Ｅｒ含量的增加，合金力学性能继续提高，但当Ｅｒ含量超过Ｏ．４％后，硬度和强度的增加不再明显。
Ｅｒ还可以抑制合金的再结晶过程，使合金的再结晶温度提高约５０。
Ｃ。
添加Ｅｒ后，Ａ１．Ｚｎ．Ｍｇ合金达到硬度峰值所用的时间缩短了，时效硬度峰值也明显提高。
关键词稀土元素Ｅｒ：ＡＩ－Ｚｎ—Ｍｇ合金：Ａ１３Ｅｒ；时效北京工业大学工学顾士学位论文ＡＢＳＴＲＡＣＴＨｏｗｔＯｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｓｂｙｍｅａｎｏｆｍｉｃｒｏａｌｌｏｙｉｎｇｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｂａｓｉｃｒｅｓｅａｒｃｈｉｔｅｍｓ．Ｉｎｏｕｒｅａｒｌｉｅｒｓｔｕｄｉｅｓｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅｅｆｆｏｒｔｓｈａｖｅｂｅｅｎｓｐｅｎｔｏｎｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｒａｒｅ—ｅａｃｈｅｌｅｍｅｎｔＥｒｂｉｕｍｏｎｔｈｅａｌｕｍｉｎｕｍａｎｄｉｔｓａｌｌｏｙｓ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔＥｒｂｉｕｍｉｓｇｏｏｄｆｏｒｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｙｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅａｌｕｍｉｎｕｍａｎｄｉｔｓａｌｌｏｙｓ．ＦｏｒｆｕｒｔｈｅｒｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆＥｒｏｎｔｈｅａｌｕｍｉｎｕｍａｎｄｉｔｓａｌｌｏｙｓ，ｓｉｘｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓｏｆＡＩ—Ｚｎ—ＭｇａｌｌｏｙｓｃｏｎｔａｉｎｉｎｇＥｒｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｉｎｇｏｔｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ．ＴｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆＥｒａｄｄｉｔｉｏｎｏｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔａｔｅｓｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｈｅａｔｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｔｈｅａｇｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＡＩ—Ｚｎ—Ｍｇａｌｌｏｙｓｈａｓｂｅｅｎｓｔｕｄｉｅｄｂｙｈａｒｄｎｅｓｓｔｅｓｔ，ｔｅｎｓｉｌｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，Ｘ—ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ（ＸＲＤ）ａｎａｌｙｓｉｓ，ｏｐｔｉｃａｌｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，ｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（ＳＥＭ），ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（ＴＥＭ）ａｎｄｅｎｅｒｇｙｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅｘ—ｒａｙｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＥＤｘｓ）ａｎａｌｙｓｉｓＴｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ：ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅＡＩ－Ｚｎ－ＭｇａｌｌｏｙｃａｎｂｅｏｂｖｉｏｕｓｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄｂｙＥｒａｄｄｉｔｉｏｎ．ＷｈｅｎｔｈｅＥｒｃｏｎｔｅｎｔｉｓ０．１ｗｔ％，ｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｉｎｃｒｅｍｅｎｔｉｓｔｈｅｌａｒｇｅｓｔ，ｔｈａｔｉｓａｂｏｕｔ１５％．ＴｈｅｎｔｈｅｉｎｃｒｅｍｅｎｔｒｅｄｕｃｅｓｗｈｅｎｔｈｅＥｒｃｏｎｔｅｎｔｉｓｏｖｅｒＯ．４ｗｔ．％．ｔｈｏｕｇｈｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｃｏｎｔｉｎｕｅｓｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｔｈａｔｏｆｔｈｅＡＩ—Ｚｎ—ＭｇａｌｌｏｙｆｒｅｅｏｆＥｒ．ＷｉｔｈＥｒａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＡＩ—Ｚｎ—Ｍｇａｌｌｏｙｉｓｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄ，ｔｈａｔｉｓ，ｔｈｅｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆＥｒ－ｄｏｐｅｄＡ１－Ｚｎ—Ｍｇａｌｌｏｙｉｎｃｒｅａｓｅｓａｂｏｕｔ５０。
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在铝合金中加入微量稀土元素，可以显著改善铝合金的金相组织，细化晶粒，去除铝合金中气体和有害杂质，减少铝合金的裂纹源，从而提高铝合金的强度，改善加工性能，还能改善铝合金的耐热性、可塑性及可锻性，提高硬度、增加强度和韧性。
稀土元素的加入使得稀土铝合金成为一种性能优良、用途广泛的新型材料，目前稀土铝合金的产量已近全国铝产量的1／4。
稀土元素在铝合金中的作用
稀土元素非常活泼，极易与气体(如氢)、非金属(如硫)及金属作用，生成相应的稳定化合物。
稀土元素的原子半径大于常见的金属如铅、镁等，在这些金属中的固溶度极低，几乎不能形成固溶体。
一般认为，稀土元素加入到铝合金中可起到微合金化的作用；此外，它与氢等气体和许多非金属有较强的亲和力，能生成熔点高的化合物，故它有一定的除氢、精炼、净化作用；同时，稀土元素化学活性极强，它可以在长大的晶粒界面上选择性地吸附，阻碍晶粒的生长，结果导致晶粒细化，有变质的作用。
以下就这3方面的作用详细介绍。
1.变质作用
变质处理是指在金属及合金中加入少量或微量的变质剂，用以改变合金的结晶条件，使其组织和性能得到改善的过程。
变质剂又称晶粒细化剂或孕育剂。
稀土元素的原子半径为0.174 ～0.204mm，大于铝原子半径(0.143mm)。
稀土元素比较活泼，它熔于铝液中，极易填补合金相的表面缺陷，从而降低新旧两相界面上的表面张力，使得晶核生长的速度增大，同时还在晶粒与合金液之间形成表面活性膜，阻止生成的晶粒长大，使合金的组织细化。
此外，铝与稀土形成的化合物在金属液结晶时作为外来的结晶晶核，因晶核数的大量增加而使合金的组织细化。
研究表明：稀土对铝合金具有良好的变质效果。
例如，合金化的7005铝合金铸锭本身就呈十分细小的组织。
同时值得一提的是，稀土的变质作用具有长效及重熔稳定性的特点，比用钠(Na)、锶(Sr)等变质剂具有明显优点。
稀土的变质作用只受共晶硅变化的影响。
2.精炼、净化作用
稀土元素的脱氧能力比强脱氧剂Al、Mg、Ti等强，微量稀土就能使［O］脱到＜lppm(即<10-4％)。
稀土的脱硫能力也相当强，可以生成RES或RE2S3，生成物主要取决于稀土与硫的活度或溶解度。
稀土元素在金属液中还可以与氧和硫同时发生反应生成RE2O2S型硫化物。
稀土元素还能与P、Sn、As等低熔点金属元素化合，生成REP、RESn、REAs等化合物。
这些稀土化合物都具有熔点高、比重轻，当它们的熔点高于金属冶炼温度时，能上浮一部分成渣，它们微小的质点则成为铝结晶过程的异质晶核，而留在固态金属内的部分则能降低其危害性。
稀土对氢的的吸附力特别大，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，以化合物形成的氢不会聚集形成气泡，大大降低铝的含氢量和针孔率。
3.合金化作用
稀土在铝合金中的强化作用主要有细晶强化、有限固溶强化和稀土化合物的第二相强化等。
当稀土加入量不同时，稀土在铝合金中主要以三种形式存在：固熔在基体α(Al)中；偏聚在相界、晶界和枝晶界；固熔在化合物中或以化合物形式存在。
当稀土含量较低时(低于0.1％)，稀土主要以前两种形式分布。
第一种形式起到了有限固溶强化的作用，第二种形式增加了变形阻力，促进位错增殖，使强度提高。
加入稀土后合金的铸态组织中合金晶粒明显减少，二次枝晶间距有可能细化，稀土与Al、Mg、Si等元素形成的金属间化合物呈球状和短棒状分布在晶界或界内，组织中有大量位错分布。
当稀土含量大于0.3％，后一种存在形式开始占主导地位。
这时，稀土与合金中的其他元素开始形成许多含稀土元素的新相，同时使第二相的形状、尺寸发生变化，可能使得第二相从长条状等形状转变成短棒状粒子出现，粒子的尺寸也变得比较细小，且呈弥散分布。
大部分含稀土元素的第二相都出现了粒子化、球化和细化的特征，这种变化在一定程度上都强化了铝合金。
铝合金加入稀土元素后性能的变化
随着稀土元素加入量的增加，铝合金的强度、塑性均有所提高。
这主要得益于稀土元素对合金组织的改善以及弥散的稀土化合物强烈的沉淀强化效应等。
添加稀土元素可以导致合金断裂过程中裂纹萌生位置与扩展途径发生改变，有利于合金的韧化。
同时铝合金中随稀土含量的增加，抗拉强度、硬度提高，而延伸率略有下降。
由此可见，伴随稀土的加入，合金的机械性能大有改善。
稀土元素的加入也可以改善铝合金的铸造性能。
这是因为铁是铝合金中非常有害的杂质，万分之几的Fe就能形成Al+FeAl3的共晶硅，大多数含铁相的结晶组织都十分粗大，直接影响合金的机械性能，降低合金的流动性，增加组织不均匀性，添加稀土，则可以改变铁相的存在形态，提高铝合金的铸造性能。
在同一温度下，稀土铝合金的电阻率比普通铝合金小得多，说明掺入微量稀土元素后铝合金的导电性能大大提高。
这是因为稀土元素作为表面活性元素加到合金中，使合金的铸态组织得以细化，减小了对传导电子的散射，从而使电阻率大幅度下降。
稀土在铝合金中可以形成热硬性高的复杂成分化合物，呈网状分布于晶界或枝晶间，细化了组织，有效地阻碍了基体变形和晶界移动，从而明显提高了合金的高温性能。
稀土铝合金的应用
由于稀土独特的物理、化学性质开发出了众多的含稀土的合金材料，不但大量用于军事工业、农业、轻工业、手工业和交通运输业，也广泛用作建筑材料、家庭生活用具和体育用品等。
我国铝土矿含硅量高(0.1％以上)，比国外的电解铝含硅量(0.08％)高，直接影响了铝的性能，不能用作电工铝。
然而铝中加入适量稀土元素后，性能则大有改善。
目前我国的稀土铝导线主要有高强度稀土铝合金电缆，成分为Al-Mg-Si-RE，
用于高压输电线路；高导电铝电线，成分为Al-RE；还有在较高温度下使用的高导电稀土铝导线，其成分为Al-Zr-RE。
在ZJ104铸造铝合金中加入不同量的稀土元素后合金的抗拉强度、硬度、高温强度均有所提高，因而广泛应用于机械制造业的缸体、曲轴、轴承盖等材料中。
已投入批量生产的稀土铝硅过共晶ZL117合金在200～300℃下，抗拉强度超过德国活塞合金KS280和KS282，耐磨性能比常用活塞合金高4～5倍，线膨胀系数小，已用于航空空压机和航模发动机活塞。
稀土铝箔是一种生产电子元器件较为理想的材料。
稀土铝合金能大大提高合金的强度、硬度、韧性，还会使表面氧化膜结构发生变化，从而使产品表面光亮、美观，提高产品的耐腐蚀性能。
目前我国在民用铝制品工业中已用来制造洗衣机内缸等。
添加适量稀土还可以明显提高铝锰和铝镁合金材料的耐腐蚀性能。
稀土元素的加入在铸造、锻造、焊接、热处理及表面涂层技术中都取得了良好的效应。
使用稀土铝合金需注意事项
稀土元素虽然在铝合金中的作用很大，但我们必须防止稀土加入方法不正确和使用不当引起的不良影响。
应注意以下几点：
1.注意掌握稀土元素的加入量。
稀土的过量加入不但不会使铝合金的性能改善，还会影响铝合金的正常使用，甚至造成材料的报废；
2.稀土不宜做预先脱氧、脱硫剂，当脱氧、脱硫效果良好后再加入稀土，不但有深度脱氧、脱硫作用，还能很好控制氧、硫夹杂物的形态；
3.注意防止生成不均匀分布、大而脆的稀土金属化合物；
4.还要注意防止稀土元素与某些合金元素发生冲突，影响合金的性能等。
结语
稀土元素具有独特的4f电子结构、大的原子磁距、很强的自旋轨道耦合等特性，形成稀土配合物时，配位数在3～12之间变化，并且稀土化合物的晶体结构也是多样化的。
稀土元素独特的物理、化学性质，决定了其广阔的潜在用途。