稀土在铝合金中的精炼作用

铝合金中添加适量稀土元素对精炼效果具有促进作用。稀土元素可以改善夹杂物形态，净化晶界。采用真空吸铸法研究了Al RE中间合金对A356合金 流动性的影响，实验结果证明合金熔体中加入适量的稀土元素，能够使固液相线温度差减少，减小合金的糊状凝固趋势，并且降低合金熔体表面张力，此外还有去气、除杂的精炼作用，这都会使熔体流动性提高，粘度降低，有利 于夹杂物和气体的排除。

已研究开发出一种含有稀土化合物的铝合金新型熔剂，该熔剂通过发生一系列的物理和化学反应，不仅可使A356合金熔体720℃时的含氢量由大于0.30ml/100g(Al)下降到0.10 ml/100g(Al)以下，除气***，并使A356合金的室温抗拉强度提高7.27%，延伸率提高85.58%。但是，过量的稀土元素也会加剧富RE相的聚集，成为夹杂物，从而降低合金熔体的流动性。

2.稀土对铝合金的细化作用

有目的地抑制柱状晶和双柱状晶生长，促进细小等轴晶形成，这种工艺过程就叫作晶粒细化处理。由于晶粒得以细化，合金的性能得到提高，同时还使缩松、热裂、针孔等缺陷下降。细化处理的最基本方法是抑制形核，以及向熔体中添加晶粒细化剂的外来形核质点。目前，添加细化剂的方法成为最有效、最实用的方法。铸造铝合金中常用的共有三种类型的晶粒细化剂:二元Al-Ti合金、二元Al-B合金和三元Al-Ti-B合金。中间合金(晶粒细化剂)加入到铝合金熔体中发生溶解，释放出金属间化合物相，成为外来形核核心。

在铝合金中加入稀土，既可细化晶粒，也可明显细化枝晶组 织(减小二次枝晶间距)，其效果对应于不同的稀土含量。但是，其细化效果弱于Ti、B等元素。稀土加入的临界值与合金的 熔炼、浇铸条件有密切关系。只有在一定的生产工艺条件下，一定量的稀土才会有的细化效果。

采用一般细化剂，随着铝液 静置时间的延长，细化效果逐渐衰退;采用 Al-5Ti-1B-10RE中间合金，稀土元素能阻止细化元素发生聚集、沉淀，对Ti、B的细化作用有一定的促进作用，可有效抑制铝硅合金长时间静置过程中晶粒尺寸的衰退，适合于大批量生产汽车铝合金铸件。

3.稀土对铝硅合金的变质作用

铸造Al-Si合金中Si相在自然生长条件下会长成块状或片状的脆性相，它严重割裂基体，降低合金的强度和塑性，因而需要将它改变成有利的形态。变质处理使共晶Si由粗大的 片状变成细小纤维状或层片状，从而提高合金性能。迄今已发现，碱金属中的K、Na，碱土金属中的Ca、Sr，稀土元素Eu、La、Ce和混合稀土，氮族元素Sb、Bi，氧族元素S、Te等均 具有变质作用。在Al-Si合金中，添加铝 稀土中间合金或稀土氯化物和氟化物，可使共晶Si相由片条状变成球粒状。不同稀土的变质能力不同，大体上随着原子半径由大变小，变质能力由强变弱。

稀土变质剂具有很好的长效性和重熔稳定性，吸气倾向小，无污染、加入工艺简便、 无腐蚀作用。研究结果表明，含La为0.056%变质后的合金，重熔10次，每次取样进行金相检验，发现最终仍有变质效果，La的最终浓度仍有0.035%，仍处于变质范围之内。0.3 %混合稀土变质合金，重熔5次，发现最终仍有良好变质效果。

变质工艺直接影响着稀土的变质效果。对Al-Si合金，获得稳定变质组织的关键是减 少稀土的烧损，并防止稀土的偏聚，使稀土迅速均匀地扩散到铝液中。稀土变质有一潜伏期 ，即必须在高温下保持一定时间，稀土才能发挥变质作用。