稀土鋁合金的研究新進(jìn)展述評(píng)

鄧相宇

摘 要：稀土鋁合金作為—種輕量化的金屬材料，自從研發(fā)以來，受到了各行各業(yè)的積極關(guān)注。本文將針對(duì)稀土鋁合金研究現(xiàn)狀以及稀土鋁合金在應(yīng)用中存在的問題進(jìn)行詳細(xì)的分析，其目的是研究出稀土鋁合金的研究新進(jìn)展。

關(guān)鍵詞：稀土鋁合金;研究現(xiàn)狀;合金成分;應(yīng)用問題

稀土鋁合金主要是代表的Al-RE系列的金屬鋁合金，是指金屬鋁合金中含有4.45%-5%的稀土成分，通過復(fù)雜的冶煉過程，使多種元素和成分進(jìn)行融合與生產(chǎn)。稀土作為—種極其活潑的元素，可與金屬相互作用生成非常穩(wěn)定的化合物。當(dāng)前已開發(fā)使用近千種的鋁合金，但是鋁合金在實(shí)際使用的過程中，質(zhì)量不佳、性能低的鋁合金也逐—被淘汰。先進(jìn)的高性能鋁合金在科研和市場(chǎng)應(yīng)用過程中不斷突出強(qiáng)化。稀土鋁合金作為—種非常具有優(yōu)越性的合金制品，被不斷的開發(fā)和升級(jí)，以便于滿足人們生活生產(chǎn)需求。本文將針對(duì)稀土鋁合金的研究新進(jìn)展進(jìn)行詳細(xì)的述評(píng)。

一、稀土鋁合金研究現(xiàn)狀

稀土元素可與金屬中的氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成耐高溫、熔點(diǎn)極高的化合物。通過稀土元素的加入，可對(duì)鋁合金起到微合金化作用。與此同時(shí)，稀土還可以有效的凈化與清除金屬中的氫物質(zhì)，其活潑性極強(qiáng)的特點(diǎn)，能夠有效的吸附在長(zhǎng)大的晶粒界面，阻礙晶粒的生長(zhǎng)。在稀土鋁合金制作的過程中，通過變質(zhì)處理的手段，能夠有效的轉(zhuǎn)變鋁合金的內(nèi)在結(jié)構(gòu)，修復(fù)鋁合金表面缺陷，有效降低新舊兩界面上的張力，強(qiáng)化鋁合金的本質(zhì)性能。近年來隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，稀土鋁合金冶煉技術(shù)不斷進(jìn)步與成熟，其適用范圍也不斷擴(kuò)大。作為—種高性能的金屬，稀土鋁合金具有高強(qiáng)度、高硬度、耐疲勞、耐高溫、耐腐蝕等特點(diǎn)。實(shí)際開發(fā)新型稀土鋁合金的手段，主要有兩種，分別是改變合金成分和合金熱處理工藝兩種手段。在開發(fā)稀土鋁合金的工藝當(dāng)中，添加稀土元素是改變合金成分進(jìn)而提升合金性能的相對(duì)比較有效的手段[1]。通過向鋁合金中添加稀土元素，可顯著改善鋁合金的冶煉加工性能和力學(xué)、電子學(xué)性能。稀土可以細(xì)化晶粒，切實(shí)地改變鋁合金的內(nèi)部元素組織，消除鋁合金內(nèi)部晶界雜質(zhì)和鋁合金自身存在的缺陷，切實(shí)有效地提高鋁合金力學(xué)性能，有效強(qiáng)化鋁合金耐腐蝕、耐疲勞、耐高溫的能力。我國(guó)地大物博，具有豐富的稀土資源和鋁資源，在研究和開發(fā)Al-RE系列的金屬鋁合金方面具有強(qiáng)大的天然優(yōu)勢(shì)。當(dāng)前我國(guó)已經(jīng)研究出Al—RE系、Al—Si—RE系、Al—Mg—Si—RE系、Al—Zn—Mg（Cu）—RE系等稀土鋁合金系列。在深入與廣泛的研究之下，有效促進(jìn)我國(guó)稀土資源的利用效率。

二、稀土鋁合金研發(fā)使用中的瓶頸問題

雖然我國(guó)稀土鋁合金的冶煉技術(shù)不斷的發(fā)展和進(jìn)步，但是稀土鋁合金在實(shí)際運(yùn)用的過程中，往往會(huì)存在一定問題。其一，因?yàn)樵影霃綔p少而造成稀土效果變質(zhì)的現(xiàn)象，所以單一的或幾種稀土元素并不能起到明顯的細(xì)化作用[2]。其二，我國(guó)當(dāng)前稀土鋁合金中稀土變質(zhì)處理的技藝還并未優(yōu)化和成熟，在實(shí)際開展稀土鋁合金冶煉和使用的過程中，稀土變質(zhì)會(huì)影響稀土鋁合金的耐腐蝕性和耐高溫性，所以稀土變質(zhì)處理工藝還需要不斷的完善。其三，添加稀土元素是冶煉Al—Zn—Mg（Cu）—RE系稀土鋁合金的主要手段，但是相比其他系列鋁合金來說，該系鋁合金化合度要求相對(duì)較高，單純的利用微合金化來提升冶煉加工質(zhì)量，很難實(shí)現(xiàn)的，所以必須要強(qiáng)化稀土鋁合金冶煉的熱處理技術(shù)的研究，并且將其作為日后稀土鋁合金研究的重點(diǎn)[3]。其四，在超高強(qiáng)度鋁合金的研究方面，我國(guó)可以實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，但由于工藝控制等原因鑄錠熱裂紋傾向相對(duì)較大，使得鋁合金產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性相對(duì)較差，且我國(guó)超高強(qiáng)度鋁合金的標(biāo)準(zhǔn)仍與發(fā)達(dá)國(guó)家存在一定程度上的差距，我國(guó)稀土鋁合金在機(jī)理機(jī)制研究、精細(xì)工藝控制、性能提升等方面還處于尋找差距努力追趕階段。

三、稀土鋁合金的研究新進(jìn)展

我國(guó)稀土鋁合金的研究新進(jìn)展具有很大寬度和廣度，開發(fā)的深度也日漸加深。為了切實(shí)提高我國(guó)稀土鋁合金的實(shí)際質(zhì)量，應(yīng)強(qiáng)化稀土作用機(jī)制和理論基礎(chǔ)研究，開發(fā)穩(wěn)定性較強(qiáng)的稀土鋁合金[4]。通過基礎(chǔ)研究，對(duì)稀土的添加方式和添加量進(jìn)行嚴(yán)格明確，使得基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)具有可重復(fù)性。深入研究稀土鋁合金組織不發(fā)生質(zhì)變的工藝，確保稀土與鋁及其他金屬物質(zhì)的協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)工藝的精細(xì)控制。加大稀土鋁合金制品的推廣應(yīng)用，切實(shí)地將稀土鋁合金技術(shù)轉(zhuǎn)化為實(shí)際的生產(chǎn)力。

結(jié)束語

總而言之，稀土鋁合金具有明確的性能優(yōu)勢(shì)，是我國(guó)金屬冶煉行業(yè)發(fā)展的重要方向之一，其加工工藝能夠有效提升我國(guó)整體金屬冶煉水平。相關(guān)研究人員可結(jié)合當(dāng)前稀土鋁合金的應(yīng)用問題進(jìn)行詳細(xì)的分析，開展深入研究，挖掘提升稀土鋁合金的性能潛力，擴(kuò)大產(chǎn)品應(yīng)用，使其為制造業(yè)快速發(fā)展提供不竭動(dòng)力。

參考文獻(xiàn)

[1]孫彥華，楊鋼，胥福順，etal.金屬元素與稀土復(fù)合添加對(duì)鋁合金性能影響的研究進(jìn)展[J].輕合金加工技術(shù)，2017，45（7）：15-17.

[2]楊軍軍，聶祚仁，付靜波，etal.稀土在鋁合金中的作用及研究進(jìn)展[J].北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，28（4）：500-505.

[3]唐定驤，趙敏壽.熔鹽電解制取稀土鋁合金進(jìn)展[J].有色金屬工程，1986，38（2）：57-65.

[4]王會(huì)陽，安云岐，李承宇，etal.稀土在鋁和鋁合金中應(yīng)用的研究及進(jìn)展[J].稀土，2012，33（1）：74-80.