稀土在铝合金中的作用及研究进展

的增加 ，初 晶 晶胞尺 寸、硅相尺 寸、二 次枝 晶臂间
距减 小 ，硅 相 圆整度提 高 ；当稀 土添加 量为 ０３ ． ％
原铝产 量居 世 界首 位 ，研 究稀土 在铝 合 金 中的微 观 机 理及 应用 意义 深远 。本 文 综述 了近 年来 国 内
外稀 土在 铝合 金 中的应 用及 研 究进展 ，并对稀 土
在 晶粒 与合 金液之 间容 易形成 活性 的表 面膜 ，阻
止 合金 晶粒 长 大 ，细 化合 金 组织 。彭 勇宜等 人 ［ ３ 】
将稀 １Ｓ ａ 入ＡＩ — 合 金 中 ， 究发现 加入 ｓ ｃｎ — Ｍｎ Ｍｇ 研 ｃ
能的影 响 时发现 ，稀 土变 质 可有 效地促 进初 生 相 的粒状 化 ，也 促使 晶界 聚集 的针 状共 晶硅 尺 寸减 小 。经 过 固溶 和 时效处 理后 ， 晶硅 几乎全 部变 为 共 球 状 且 呈 弥 散 分 布 ， 金 的 力 学 强度 性 能增 加 幅 合
研 究发现稀土 是一种 更加优 良的变质剂 ， 土通过 稀
造成 硅相 前 沿大 的成 分过 冷来 促进 硅 晶分枝 而达
粗大，故单一加锰的办法不能完全消除含量较高 的铁元 素在 铝合 金 中 的危害 。稀 土具 有一 定 的去 铁 作用 ，并能 细化加 锰 时形 成 的团块 状 多元化 合
微 量稀 土 能有 效改 善铝合 金 的强度 、硬度 、
到变 质 目的 。刘 小梅等 人［研 究发现稀 土 Ｌ 可 显 ５ ］ ａ 著改 善半 固态 Ａ３６铝 合金 中初 生ａ 的晶粒 尺 寸 ５ 相 和颗粒 形貌 。唐 小龙等人 ［的研 究表 明，当稀土 添 ６ ］
加量 为 ０１ ．％～０３ 质 量分 数） ， 随着稀 土含 量 ． ％（ 时
度 平均 为 ９ ～１ ０ ｍｍ２ ０ １ Ｎ／ 。 Ｉ 改善 富铁 杂质 相作 用 ． ４
之 后极 大地 细化 了晶粒 ，增加 了金 属 中相对 晶界
面积， 从而得 到 了可 以协调 滑移 变形 的更 多 晶界 ， 再 加上 动态 再结 晶过 程 中产生 新 的细 小 晶粒 和 高
角度 晶界有助 于 晶界滑 移 ， 高 了合金 的超 塑性 。 提
１ 稀土对铝合 金的细 化及变质作用
１１ 晶粒细 化作 用 ． 稀 土 原 子 半 径 （． ４ ０２ ２ｎ 比铝 （． ３ ０１ ～ ．０ ｍ） ６ ０１ ４ ｎ ￣ 硅（ ． ｍ） ， 土 晶体结 构为密 排 六方 晶 ｍ）Ｈ ０１ ｎ 大 稀 ２
易腐 蚀 设备 、污 染环境 ，变质 有效 期也 短 。近年 来 ，关 于开 发无 污染 的长 效变 质剂 的报 道不 断增 多 ，稀 土元 素对 共 晶硅具 有 良好变 质作 用 的报道 的报 道 不 断 见 诸报 端 ［８。石 为 喜 等 人【在 共 晶 ７】 － ７ 】
Ａ ．７５ ｉ合 金 中加 入 ０３ １１ ． ％Ｓ ． ％Ｎｄ质 量分 数） 研究 （ ， 发 现稀 土 Ｎｄ可 同时变 质 合金 中的 初生 硅 和共 晶
格 ，铝是 面 心立 方 晶格 ，故稀 土在 铝合 金 中固溶
度较 小 ，稀 土容 易富集 在 晶界 处 ，增大 固一 液 界 面 前沿 的成 分过冷 ，缩小 合金 的二 次枝 晶 间距 。
１ 对 初 晶硅细 化作 用 ． ２
锰 能使 粗大 针 片状 富铁相 Ａ１ ｅＳ２ 化 为 团 ９ ２ｉ Ｆ 转
块 状 的多元 化合 物Ａ１ｉ Ｆ ，这种 化合 物还 比较 ＳＭｎ ｅ
高硅 铝合 金 中初 晶硅 的细 化 一般采 用 加入 磷
盐 或磷 铜 中 间合 金进 行 加 磷 处理 。魏伯 康 等人 ［ ４ ］
第４ 期
机 电技术
ｌ７ １
稀土在铝合金 中的作用及研 究进展
邹泽 昌 谢祖华 陈忠士 杨开怀
（ 福建船政交通职业学院 机械工程系 ，福建 福州 ３ ０ ０ ） ５ ０ ７
摘
要 ：综合介绍 了稀土对铝合金 中的晶粒细化、初 晶硅细化、共 晶体变质 、富铁杂质相 的改善 以及对铝合金的除
福 建船 政交 通职 业学 院科 技发展 基 金项 Ｉ（１０６ １７ ￣０ ９０ ０９ ） 作 者简 介 ：邹泽 昌（９４ ，男 ，助教 ，工 学硕 士 ，主要 研究 方 向：铸 造合 金及材 料 成型 过程 仿真 。 １８ 一）
气 、除渣 、除氧化夹杂等作用；探讨 了稀土在铝合金 中细化 、变质 、精炼 的微观机理；介绍 了稀土在铝合金 中的应用进 展 ，并展望今后研究的方 向。
关 键 词 ：稀 土 ； 铝 合 金 ； 材 料 性 能 ； 微观 机 理 ； 研 究进 展 中 图分 类 号 ：Ｔ ４ ：１ 文献 标 识 码 ：Ａ 文 章编 号 ： １７ ．８ １２ １）４ １７０ Ｇ１ ６ ２ ６ ２４ ０ （０ ２０ ．１．４
硅 ，变 质 后 合 金 的抗 拉 强度 从 １０ＭＰ ２ ａ提 高 至 １３ＭＰ ，伸长 率从 ０８ ６ ａ ． ％提 高至 ２２ ．％。张秀梅 等
人【研 究混合 稀 土变 质对 Ｚ Ｉ １ 合 金组 பைடு நூலகம்和 性 ８ 】 ＬＯ 铝
另一 方面 ，稀 土 的电负性 １ ０ －．６ ． ＂＂３ ，比较活 泼 ， １ １
导电性、腐蚀性等性能［。目前稀土在铝合金 中 １ 】 应 用相 当广 泛 ，稀土 铝 合金 的年 产量 己超 过全 国
铝 产 量 的１１ ［，稀 土铝 合金 包括 中间合金 （ ／０２ 】 稀土
含 量 约在 ５ ％～ １％之 间） ２ 和应 用 合 金（ 稀土 含 量约
在 ０１ ．％～０５ ． ％之 间１ 两大类 。我 国稀 土 资源丰 富 ，
时， 初始 ａＡ１ 的平均枝 晶胞尺寸为 ７ ｒ，二次 （） 相 ６ｇｎ
枝 晶间距为 １． ｐ １ ｍ，Ｓ 相长径 比为 ２１ 。 ３ ｉ ． ３ １ 对 共 晶体变 质作 用 ． ３
在 铝 合金 中 的作用机 理进 行 了较为 系统 的阐述 。 钠盐 长期 以来作 为铝 合金 的变 质剂 ，钠 盐容