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稀土对铸造铝合金的细化作用

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稀土对铸造铝合金的细化作用

发布日期:2017-03-02 00:00 来源:http://www.jindaac.com 点击:

稀土对铸造铝合金的细化作用
有目的地抑制柱状晶和双柱状晶生长,促进细小等轴晶形成,这种工艺过程就叫作晶粒细化处理。由于晶粒得以细化,合金的性能得到提高,同时还使缩松、热裂、针孔等缺陷下降。细化处理的最基本方法是抑制形核,以及向熔体中添加晶粒细化剂的外来形核质点。目前,添加细化剂的方法成为最有效、最实用的方法。铸造铝合金中常用的共有三种类型的晶粒细化剂:二元Al-Ti合金、二元Al-B合金和三元Al-Ti-B合金。中间合金(晶粒细化剂)加入到铝合金熔体中发生溶解,释放出金属间化合物相,成为外来形核核心。
在铝合金中加入稀土,既可细化晶粒,也可明显细化枝晶组 织(减小二次枝晶间距),其最佳效果对应于不同的稀土含量。但是,其细化效果弱于Ti、B等元素。稀土加入的临界值与合金的 熔炼、浇铸条件有密切关系。只有在一定的生产工艺条件下,一定量的稀土才会有最好的细化效果。
采用一般细化剂,随着铝液 静置时间的延长,细化效果逐渐衰退;采用 Al-5Ti-1B-10RE中间合金,稀土元素能阻止细化元素发生聚集、沉淀,对Ti、B的细化作用有一定的促进作用,可有效抑制铝硅合金长时间静置过程中晶粒尺寸的衰退,适合于大批量生产汽车铝合金铸件。
铸造Al-Si合金中Si相在自然生长条件下会长成块状或片状的脆性相,它严重割裂基体,降低合金的强度和塑性,因而需要将它改变成有利的形态。变质处理使共晶Si由粗大的 片状变成细小纤维状或层片状,从而提高合金性能。迄今已发现,碱金属中的K、Na,碱土金属中的Ca、Sr,稀土元素Eu、La、Ce和混合稀土,氮族元素Sb、Bi,氧族元素S、Te等均 具有变质作用。在Al-Si合金中,添加铝 稀土中间合金或稀土氯化物和氟化物,可使共晶Si相由片条状变成球粒状。不同稀土的变质能力不同,大体上随着原子半径由大变小,变质能力由强变弱。
稀土变质剂具有很好的长效性和重熔稳定性,吸气倾向小,无污染、加入工艺简便、 无腐蚀作用。研究结果表明,含La为0.056%变质后的合金,重熔10次,每次取样进行金相检验,发现最终仍有变质效果,La的最终浓度仍有0.035%,仍处于最佳变质范围之内。0.3 %混合稀土变质合金,重熔5次,发现最终仍有良好变质效果。
变质工艺直接影响着稀土的变质效果。对Al-Si合金,获得稳定变质组织的关键是减 少稀土的烧损,并防止稀土的偏聚,使稀土迅速均匀地扩散到铝液中。稀土变质有一潜伏期 ,即必须在高温下保持一定时间,稀土才能发挥最大变质作用。

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