铸造铝合金中稀土细化作用的研究综述报告.docx

铸造铝合金中稀土细化作用的研究综述报告
引言：
铝合金是一种在现代工业中广泛应用的材料，因其轻巧、耐腐蚀、强度高等诸多优点，被广泛用于汽车、航空、航天、建筑等领域。然而，由于铝的固溶度极小，很难将其他元素溶入铝中，以获得更好的性能，这一直是制约铝合金应用的瓶颈。在铝合金中添加稀土的作用已经被广泛研究，并且在实践中得到了应用。本文将综述稀土对铸造铝合金中的细化作用。
一、铸造铝合金中的细化机制
在铸造铝合金过程中，合金在凝固时由于浮力的作用，会使固体铝中形成气孔、夹杂物等缺陷，同时铝合金中晶粒大小也会对其性能产生很大影响，粗大的晶粒容易产生裂纹和局部脆性，而较小的晶粒则能够增强铝合金的抗疲劳和韧性能力。因此，在铸造铝合金中，通常需要添加一些细化剂来减小晶粒大小，提高铝合金的性能。
二、稀土的细化作用机制
稀土是指由于电子结构与第三类元素非常相似，因而难以分离和纯化的元素，也因此稀土元素在自然界中相对比较稀少，但因其在材料科学中所具有的特殊的性能而备受关注。在铸造铝合金中，稀土元素通常以Al-RE合金的形式添加，其中RE代表稀土元素的缩写。
稀土元素的细化作用主要是由于其具有良好的亲核性，可以与铝中的氧、硫等杂质元素形成化合物，从而使这些杂质元素固化在铝中间而不能形成夹杂物。同时，稀土元素还可以与铝中的铁、硅等元素反应，形成稀土-铝合金的颗粒，在铝的晶界上形成以及初生晶核中促进形成细小且均匀的晶粒。
此外，稀土元素在铝合金中的作用还包括阻碍晶界移动，增加晶界能量，从而提高晶界的能量防止晶界扩散。在液态铝中，稀土元素的扩散系数比其他元素小，因此易于被固定在晶界，从而从根源上抑制晶粒长大。
三、铸造铝合金中稀土的应用
在中国铝合金行业中，稀土元素已经成为铸造铝合金中最重要的添加剂。其中，添加含有2-3%稀土的铝合金制品，尤其是Al-5Ti-1B-0.2RE微晶铝合金，其铸造性、机械性能、耐腐蚀和抗疲劳性能均较好，在某些应用场合，其性能甚至超过了5490铝合金。
稀土元素的添加量一般在0.1-0.3wt.%左右，过多的添加量反而会对铝合金性能产生负面影响，例如自不均匀现象，因此需要谨慎控制添加量。
四、结论
稀土元素在铸造铝合金中具有良好的细化作用，可以有效地控制铝合金中的晶粒尺寸，增强铝合金的强度、韧性、抗疲劳性能和耐腐蚀性能。然而，其添加量需要细心控制，过量添加反而会对铝合金性能产生负面影响。稀土元素在铝合金中的应用前景广阔，但还需要进一步的研究来完善其应用技术。