稀土对铝及铝合金的影响

稀土在铸造铝合金中的应用国外开展的较早，我国虽然从20世纪60年代才开始这方面的研究和应用，但发展很快，从机理研究到实际应用都做了大量工作，并取得了一些成果。伴随稀土元素的加入，铝合金的力学性能、铸造性能、电学性能等都得到了极大地改善。在新材料领域，稀土元素丰富的光学、电学及磁学特性也发挥着重要的作用，用来制作稀土永磁材料、稀土发光材料、稀土贮氢材料等。◆◆稀土在铝及铝合金中的作用机理◆◆

稀土具有很高的化学活性、低电位和特殊电子层排布，几乎能与所有的元素作用。铝及铝合金中常用的稀土有La(镧)、Ce(铈)、Y(钇)和Sc(钪)，常以变质剂、生核剂和脱气剂加入铝液中，起到净化熔体、改善组织、细化晶粒等作用。

01稀土的净化作用

由于在熔铸铝合金时，会带入大量气体和氧化夹杂(主要是氢、氧和氮)，使铸件产生针孔、裂纹和夹杂等缺陷(见图1a)，降低铝合金的强度。稀土的净化作用主要表现为明显减少铝液中的氢含量，降低针孔率和孔隙度(见图1b)，减少夹杂物和有害元素等。主要是因为稀土与氢有较大的亲和力，能大量吸附和溶解氢，并形成稳定的化合物，不会聚集成气泡，使铝的含氢量和孔隙率明显降低；稀土与氮生成难熔化合物，在熔炼过程中大部分以渣的形式排除，从而达到净化铝液的目的。

实践证明，稀土具有降低铝及铝合金中氢、氧和硫含量的效果，在铝液中加入0.1%～0.3%的RE，有助于更好地清除有害杂质、细化杂质或改变其形貌，使之晶粒细化并分布均匀；另外，RE与低熔点有害杂质形成RES、REAs、REPb等二元化合物，而这些化合物具有熔点高、密度小、化学性质稳定的特点，可以上浮成渣、捞除，从而净化铝液；的微细质点成为铝的异质晶核从而细化晶粒。