稀土在合金鋁管中產(chǎn)生的作用 稀土是冶金工業(yè)中的有效添加劑, 稀土金屬具有很高的化學(xué)活性、低電位和特殊的電子殼層結(jié)構(gòu), 幾乎能與所有元素反應(yīng)發(fā)生作用。我國稀土資源十分豐富, 品種齊全, 質(zhì)量好, 分布廣,開采方便。已探明的稀土, 儲(chǔ)量為37000 萬t ,占世界儲(chǔ)量的80 % , 居世界第一位。近年來,稀土在冶金、機(jī)械、石油化工、電子、原子能、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、航空和國防工業(yè)等領(lǐng)域已得到了廣泛的應(yīng)用。稀土在鋁及其合金中的應(yīng)用起步較晚, 國外始于20 世紀(jì)30 年代,而我國始于上世60 年代, 但發(fā)展很快, 尤其是在鋁及其合金鋁管中的作用和應(yīng)用研究已經(jīng)取得了明顯的效果。這主要集中在鋁硅系鑄造合金、鋁鎂硅(鋅) 系變形鋁合金、鋁合金導(dǎo)線及活塞合金等方面。在稀土對(duì)鋁及其合金鋁管的影響規(guī)律和作用機(jī)理研究方面也取得了一些進(jìn)展。
鋁及其合金鋁管在熔鑄過程中, 大量的氣體會(huì)溶入鋁液, 其中主要是氫( 約占鋁液中氣體的85 %) , 其次是氧和氮。氫的來源主要是爐料中的水汽, 鋁錠和邊角料中的油污、水, 以及鋁錠表面的“鋁銹” —Al(OH)3 。氫是鋁鑄件中產(chǎn)生針孔的主要原因,并且顯著降低鋁的強(qiáng)度。文獻(xiàn)[ 4-7 ] 指出, 稀土加入到鋁及其合金中均能起除氣作用。當(dāng)稀土加入量低于0.3 %時(shí), 稀土的除氫效果最明顯, 針孔率的減小幅度也最大。鋁管當(dāng)稀土的含量大于0.3 %以后, 稀土含量增加時(shí), 鋁管氫含量下降減慢。如果用Y、La 單一稀土, 則當(dāng)稀土含量超過0.3 %時(shí),稀土含量的增加反而使氫含量又開始上升, 針孔率的變化也有同樣的規(guī)律, 但變化幅度更明顯。作者認(rèn)為, 去氫效果順次為Y> La > Re (混合稀土) ; 從添加量來說, 單一稀土含量以小于0.3 %為宜[10 ] 。
文獻(xiàn) 認(rèn)為, 稀土與氧、氮鋁管能生成一種難熔化合物Re2O3 和ReN2 。鋁管在冶煉過程中, 大部分以渣的形式排除; 同時(shí), 在溫度小于200℃時(shí), 稀土能與氟、氯劇烈作用生成氟化稀土和氯化稀土, 將鋁中的氟與氯除去。所以, 稀土在鋁合金中可作為凈化劑。分布于鋁及其合金鋁管基體及晶界中的化合物為各類金屬間化合物、氧化物及鋁氧化物。這些化合物的組成、形貌、分布及數(shù)量對(duì)鋁及其合金的性能, 尤其是塑性加工性能有著顯著的影響。
鋁及其合金鋁管中的夾雜物主要是Al2O3 等非金屬夾雜物, 其存在不僅使合金的加工性能和力學(xué)性能降低, 而且鋁管使鑄造性能惡化。當(dāng)純鋁管(鑄態(tài)、變形態(tài))中加入0.2%的稀土后, 原來晶內(nèi)分布的粗大塊狀相消失, 球狀稀土相形成, 晶界處條狀及碎塊狀化合物明顯減少, 點(diǎn)鏈化合物形成, 構(gòu)成塑性良好的均勻組織。而鋁合金鋁管中加入0.2 %稀土后發(fā)現(xiàn), 原分布于晶內(nèi)的粗大塊狀球狀化, 并在基體上形成均勻分布的球狀相, 同時(shí)消除了晶界處脆性碎塊狀及條狀化合物, 形成細(xì)小點(diǎn)鏈狀分布的塑性化合物, 并沿變形方向整齊排列。鋁管對(duì)加入稀土前后的鋁及其合金中的基體、晶界化合物、晶內(nèi)粗大化合物以及球狀化合物等組成相的成分進(jìn)行了測定。對(duì)比發(fā)現(xiàn), 加入稀土后, 使得鋁及其合金中的雜質(zhì), 如鐵等元素, 向高稀土的球狀相偏聚,從而使最后凝固的晶界處雜質(zhì)元素大大降低, 凈化了晶界, 使得晶界處高鐵的脆性相減少, 晶界強(qiáng)度提高, 塑性改善; 而晶界處分布的點(diǎn)鏈狀化合物為低鐵、低稀土的組成相, 是接近于鋁基體的塑性化合物, 特別是稀土在鋁合金鋁管球狀相中偏聚量較純鋁中大, 故其在鋁合金鋁管晶界上分布極微, 所以鋁合金鋁管的晶界比純鋁的更為細(xì)薄、更為純凈。http://www.qtgll.com/
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