稀土在铝合金中微合金化研究进展.pdf

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1、第3O卷第2期矿冶工程V0l_30№22010年04月MININGANDMETALLURGICALENGnEEmNGApril2010稀土在铝合金中微合金化研究进展①陈志国，周娴，舒军，黄裕金(中南大学材料科学与工程，湖南长沙410083)摘要：阐述了常用稀土在铝合金中的微合金化及复合微合金化机理。指出稀土元素与其它溶质原子的交互作用及多层次结构，以及稀土复合微合金化理论与相关模型的构建将成为今后的研究重点与方向。关键词：铝合金；稀土；性能；微观组织中图分类号：TG146文献标识码：B文章编号：0253—6099(201

2、0)02—0102—05ProgressinResearchonMicroalloyingofRareEarthinAluminumAlloyCHENZhi—guo，ZHOUXian，SHUJun，HUANGYu-jin(SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CentralSouthUniversity，Changsha410083，Hunan，China)Abstract：Themechanismsofmicroalloyingandcompositemicroalloyingo

3、frareearthinaluminumalloyweredescribed．Itwaspointedoutthatfuturestudieswillfocusontheinteractionandmultilevelstructurebetweenrareearthandothersoluteatomsandtheestablishmentofcompositemicroalloyingtheoryandcorrelativemode1．Keywords：aluminumalloys；rareearth；propert

4、y；microstructure尽管铝合金一直对航空、航天等高新技术起着十分离子，因此稀土金属在化学反应中异常活泼，极易与铝重要的支撑作用，但随着钛合金、复合材料的快速发展，合金中的气体、杂质以及基体发生反应，从而使得铝合铝合金正面临前所未有的挑战。全面提升铝合金综合金的微观组织结构产生显著变化。性能的重点越来越聚焦在微合金化上。稀土元素由于1．1稀土Sc内层电子层处于不饱和状态，使其具有很多独特的性sc既是3d型过渡族金属，又是稀土元素，所以sc质，在铝合金中添加微量稀土能有效改善合金的微观组在铝及铝合金中兼具这两类金

5、属的作用，但其效果比织结构，改善并提升铝合金的强韧性、抗腐蚀和疲劳等这两类金属高。国内外对于Sc的研究是最广泛和深综合性能。特别是我国作为一个稀土资源丰富的国家，入的。Willey3首次将Sc应用到铝合金中，A1—研究稀土在铝合金中的应用意义尤为深远。Lathabai等5．8at％Mg合金中加入0．18at％Sc可以使合金的屈服人¨发现在铸造一Mg合金中加入0．17％Sc可以使合强度达到365MPa，是A1-5．8at％Mg合金的2倍。关金的屈服强度提高达55％，抗拉强度提高20％，显微硬于Se对A1一Mg合金的影响，主

6、要是产生的AlSc粒子度提高30％，而且塑性下降不大。添加名义量为0．4％显著增强合金的抗再结晶能力J，Alsc可以使Al-的Er能使合金具有比较优异的综合性能，特别是将A1．Mg合金维持很大程度的变形，即使在变形后退火过程5Mg合金的起始与终了再结晶温度提高近50℃，—zn—中也保持未再结晶状态。sc和Al形成的AlSc粒子Mg合金再结晶温度提高40—60℃，合金的耐热性也还可以提高A1．Zn．Mg—Cu_l合金的抗腐蚀能力，降低有所增强。本文分析了近年来国内外稀土在铝合金中焊缝断裂倾向，并且改善断裂韧性。含cu的Al

7、—的微合金化研究状况，并对稀土在铝合金中的微合金化Cu加和AI．zn—Mg—cu合金加入Sc性能得到一些机理进行了较为系统的阐述。改善，但是要严格控制Sc和cu的比例，因为可能形成1常用稀土在铝合金中微合金化机理w相(A1．8Cu-4Sc)，不利于有效发挥钪的潜在优势，稀土在铝合金中的作用由稀土元素的性质所决这也是Sc在A1．Cu—Mg合金中研究较少的原因。定：稀土金属的原子半径大，极易失掉最外层2个s电Alsc粒子的抗粗化率小于Al。Zr，使得sc作为单一辅子和次外层的5d一个电子或4f的一个电子而成三价助添加受到了限

8、制。而将sc和zr一起添加到合金中①收稿日期：2009—12-02基金项目：国家自然科学基金资助项目(50871123)；国家重点基础研究发展规划项目(2005CB623705)作者简介：陈志国(1969一)，男，湖南常德人，教授，主要从事金属材料的微观组织结构与性能研究。第2期陈志国等：稀土在铝合金中微合金化研究进