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稀土對鋁及鋁合金性能的影響

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適量稀土的加入可以提高合金的強度、硬度、伸長率、斷裂韌性和耐磨性等綜合力學性能。

01稀土對合金綜合力學性能的影響

適量稀土的加入可以提高合金的強度、硬度、伸長率、斷裂韌性和耐磨性等綜合力學性能。

鑄鋁ZL10系合金中加入0.3%RE,其σb由205.9MPa提高274MPa,HB由80提高到108;7005合金中加入0.42%的Sc,其σb由314MPa增加到414MPa,σ0.2由282MPa增加到378MPa,塑性由6.8%增加到10.1%,而且高溫穩(wěn)定性顯著增強;La和Ce可明顯提高合金的超塑性,Al-6Mg-0.5Mn合金中加入0.14%~0.64% La,其超塑性從430%增加到800%~1000%;對Al-Sc合金進行系統(tǒng)研究,發(fā)現(xiàn)添加適量的Sc可以大幅度提高合金材料的屈服強度和極限拉伸強度。

02稀土對合金高溫性能的影響

鋁合金中加入一定量的稀土,可以有效提高鋁合金的耐高溫氧化性能。

向鑄造Al-Si系共晶合金中添加1%~1.5%混合稀土,高溫強度提高了33%,高溫持久強度(300℃、1000小時)提高了44%,而且耐磨性和高溫穩(wěn)定性顯著提高;在鑄造Al-Cu系合金中添加La、Ce、Y和混合稀土可以改善合金的高溫性能;快速凝固的Al-8.4%Fe-3.4%Ce合金,可以在400℃以下長時間工作,大大提高了鋁合金的使用工作溫度;將Sc加入到Al-Mg-Si合金中,形成在高溫下不易粗化與基體共格的Al3Sc粒子釘扎晶界使得合金在退火過程中保持未再結(jié)晶組織,大幅度提高合金的高溫性能。

03稀土對合金光學性能的影響

將稀土加入鋁合金中可以改變其表面氧化膜的結(jié)構(gòu),使表面更加光亮美觀。

向鋁合金中加入0.12%~0.25%的RE時,被氧化著色的稀土6063型材的反射率高達92%;向Al-Mg系鑄造鋁合金中添加0.1%~0.3%的RE時,可使合金獲得最好的表面光潔度和光澤持久性。

04稀土對合金電學性能的影響

向高純鋁中添加稀土對合金導電性是有害的,但是在工業(yè)純鋁和Al-Mg-Si 導電合金中添加適量的RE,電導率卻可以得到一定程度的提高。

實驗結(jié)果表明,在鋁中添加0.2%的RE,可使導電率提高2%~3%。在Al-Zr合金中加入少量富釔稀土,可提高合金導電率,該合金已為國內(nèi)大多數(shù)電線廠采用;向高純鋁中添加微量稀土,制成Al-RE箔電容器,用于25kV產(chǎn)品中,電容指標提高1倍,單位體積容量提高5倍,重量減輕47%,電容器體積顯著減小。

05稀土對合金耐腐蝕性能的影響

在一些使用環(huán)境中尤其是存在氯離子時,合金極易遭受腐蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕和腐蝕疲勞等破壞。為了提高鋁合金的耐腐蝕性能,人們進行了許多研究,研究中發(fā)現(xiàn)向鋁合金中添加適量的稀土可以有效的提高其耐腐蝕性能。

向鋁中添加不同量(0.1%~0.5%)混合稀土制得的試樣,在含鹽水和人造海水中連續(xù)3年浸泡試驗結(jié)果表明,鋁中加入少量稀土可以提高鋁的耐腐蝕性,在含鹽水和人造海水中耐腐蝕性比鋁分別高24%和32%;采用化學氣相法,加入稀土多組元滲劑( La、Ce等),能在2024合金表面形成一層稀土轉(zhuǎn)化膜,使鋁合金的表面電極電位趨于均勻,提高抗晶間腐蝕和應力腐蝕性能;將La加入到高Mg鋁合金中,能顯著提高合金的抗海洋腐蝕能力;在鋁合金中添加1.5%~2.5%Nd,可提高合金的高溫性能、氣密性和耐腐蝕性,廣泛用作航空航天材料。

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