稀土在合金铝管中产生的作用    稀土是冶金工业中的有效添加剂, 稀土金属具有很高的化学活性、低电位和特殊的电子壳层结构, 几乎能与所有元素反应发生作用。我国稀土资源十分丰富, 品种齐全, 质量好, 分布广,开采方便。已探明的稀土, 储量为37000 万t ,占世界储量的80 % , 居世界第一位。近年来,稀土在冶金、机械、石油化工、电子、原子能、医疗、农业、航空和国防工业等领域已得到了广泛的应用。稀土在铝及其合金中的应用起步较晚, 国外始于20 世纪30 年代,而我国始于上世60 年代, 但发展很快, 尤其是在铝及其合金铝管中的作用和应用研究已经取得了明显的效果。这主要集中在铝硅系铸造合金、铝镁硅(锌) 系变形铝合金、铝合金导线及活塞合金等方面。在稀土对铝及其合金铝管的影响规律和作用机理研究方面也取得了一些进展。
铝及其合金铝管在熔铸过程中, 大量的气体会溶入铝液, 其中主要是氢( 约占铝液中气体的85 %) , 其次是氧和氮。氢的来源主要是炉料中的水汽, 铝锭和边角料中的油污、水, 以及铝锭表面的“铝锈” —Al(OH)3 。氢是铝铸件中产生针孔的主要原因,并且显著降低铝的强度。文献[ 4-7 ] 指出, 稀土加入到铝及其合金中均能起除气作用。当稀土加入量低于0.3 %时, 稀土的除氢效果最明显, 针孔率的减小幅度也最大。铝管当稀土的含量大于0.3 %以后, 稀土含量增加时, 铝管氢含量下降减慢。如果用Y、La 单一稀土, 则当稀土含量超过0.3 %时,稀土含量的增加反而使氢含量又开始上升, 针孔率的变化也有同样的规律, 但变化幅度更明显。作者认为, 去氢效果顺次为Y> La > Re (混合稀土) ; 从添加量来说, 单一稀土含量以小于0.3 %为宜[10 ] 。
文献 认为, 稀土与氧、氮铝管能生成一种难熔化合物Re2O3 和ReN2 。铝管在冶炼过程中, 大部分以渣的形式排除; 同时, 在温度小于200℃时, 稀土能与氟、氯剧烈作用生成氟化稀土和氯化稀土, 将铝中的氟与氯除去。所以, 稀土在铝合金中可作为净化剂。分布于铝及其合金铝管基体及晶界中的化合物为各类金属间化合物、氧化物及铝氧化物。这些化合物的组成、形貌、分布及数量对铝及其合金的性能, 尤其是塑性加工性能有着显著的影响。

　　铝及其合金铝管中的夹杂物主要是Al2O3 等非金属夹杂物, 其存在不仅使合金的加工性能和力学性能降低, 而且铝管使铸造性能恶化。当纯铝管(铸态、变形态)中加入0.2%的稀土后, 原来晶内分布的粗大块状相消失, 球状稀土相形成, 晶界处条状及碎块状化合物明显减少, 点链化合物形成, 构成塑性良好的均匀组织。而铝合金铝管中加入0.2 %稀土后发现, 原分布于晶内的粗大块状球状化, 并在基体上形成均匀分布的球状相, 同时消除了晶界处脆性碎块状及条状化合物, 形成细小点链状分布的塑性化合物, 并沿变形方向整齐排列。铝管对加入稀土前后的铝及其合金中的基体、晶界化合物、晶内粗大化合物以及球状化合物等组成相的成分进行了测定。对比发现, 加入稀土后, 使得铝及其合金中的杂质, 如铁等元素, 向高稀土的球状相偏聚,从而使最后凝固的晶界处杂质元素大大降低, 净化了晶界, 使得晶界处高铁的脆性相减少, 晶界强度提高, 塑性改善; 而晶界处分布的点链状化合物为低铁、低稀土的组成相, 是接近于铝基体的塑性化合物, 特别是稀土在铝合金铝管球状相中偏聚量较纯铝中大, 故其在铝合金铝管晶界上分布极微, 所以铝合金铝管的晶界比纯铝的更为细薄、更为纯净。

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