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稀土元素对Al-Mg_2Si合金组织与性能的影响

董国升  
【摘要】: 本课题通过添加不同种类、不同含量、不同混合元素的稀土来研究稀土元素对Al-Mg_2Si力学性能和Mg_2Si组织形态与分布的影响,并获得提高Al-Mg_2Si合金力学性能所需的最佳稀土元素及该元素含量。 适量的稀土元素能够明显细化初晶Mg_2Si晶粒,改善其形态及其分布,在一定程度上圆整初生Mg_2Si,同时抑制共晶相中Mg_2Si相的各向异性生长。细化效果最好的是La、Sc,其次是Pr、Gd,次之是Y;对Mg_2Si形状影响效果最好的是La,其次是Gd,再次是Pr、Sc、Y。La能完全变质初晶Mg_2Si,而Sc变质不完全,Y、Pr、Gd元素变质也不完全。 当稀土元素加入0.2%时,大多都能够在一定程度上抑制初晶Mg_2Si树枝晶生长,使初晶Mg_2Si均匀分布。多数稀土元素加入0.6%~0.8%时,能使初晶Mg_2Si呈规则多面体均匀分布,组织最为细小,初晶Mg_2Si组织最好。当稀土含量再增加时,Mg_2Si相开始再次呈不规则状,且形成的树枝晶出现偏聚生长;此时因稀土元素聚集在一起而形成RE-Al-Mg_2Si化合物,对Mg_2Si影响反而减弱。 混合稀土铈镧(Ce La)、镧钇(La Y)、钪镧(Sc La)对合金中Mg_2Si的影响不尽相同,其中Ce La混合稀土效果与纯La相似,Sc La与单种稀土Sc和La影响效果之和类似,La Y混合稀土的改善效果主要靠其中的La元素,且Y元素会在一定程度上减弱La元素的作用。 电磁搅拌能够在一定程度上能使Mg_2Si均匀分布,细化Mg_2Si初生相,但却又在一定程度上减弱了La元素对初生Mg_2Si和共晶Mg_2Si的影响。 稀土元素对Al-30Mg_2Si合金的力学性能影响,随着稀土加入量的增加,合金的各项性能指标——抗拉强度、伸长率和硬度都表现出先增大后减小的趋势。在采用稀土变质时,为了能够更好发挥稀土的作用,更好的变质Mg_2Si,必须尽量提高铸件的冷却速度。冷却速度越大,变质效果越明显。


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