第３２卷 第１期 ２０１２年２月 航空材料学报 Ｖｏ１．３２，Ｎｏ．１ Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２０１２ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＡＥＲＯＮＡＵＴＩＣＡＬ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ 微量Ｙ对ＡＩ—Ｍｇ－Ｓｉ系合金组织性能的影响 张建新 ， 高爱华 （１．河南理工大学材料科学与工程学院，河南焦作４５４０００；２．河南理工大学文法学院，河南焦作４５４０００；３．河南理工大学机 械与动力工程学院，河南焦作４５４０００） 摘要：在熔炼过程中以铝钇中间合金形式加入稀土Ｙ元素，研究了０～０．４５％范围内不同Ｙ加入量对Ａ１一Ｍｇ—Ｓｉ系 铝合金铸态组织、导电性能及高温蠕变抗力的影响。结果表明：经过适量稀土Ｙ微处理后的合金材料具有细小均 匀的铸态组织，平均晶粒尺寸维持在５０１￣ｍ左右，材料的导电能力得到一定程度的改善，最佳电导率比原来增加 ４％，实验材料的热稳定性显著增强，高温下的硬度、抗拉强度分别比原来提高３０％和２５％。 关键词：稀土Ｙ；铝合金；组织；性能 ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５—５０５３．２０１２．１．００２ 中图分类号：ＴＧ１４６．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００５—５０５３（２０１２）０１—０００６—０４ Ａ１．Ｍｇ．Ｓｉ系铝合金具有良好的热塑性、优良的 ３００￣Ｃ，然后把纯铝锭、Ａ１一ｓｉ中间合金放人坩埚，等 炉料完全熔解后进行造渣处理，加入覆盖剂后将纯 耐蚀性及理想的机械性能，该系以６０６３、６０６１铝合 金等为代表的工业型材用途十分广泛 。然而随 着铝合金材料在高新技术领域的应用，对其微观组 织和机械性能提出了更高的要求，例如，铝箔制品要 求材料具有优良的塑性，高温铝合金要求组织具有 较强的蠕变抗力，散热型材对材料表面耐蚀性能要 镁块压人熔液中，搅拌均匀将熔体温度升高到 ７６０℃，然后加入Ａ１．Ｙ中间合金，精炼后保温，用铁 模浇铸成直径为８５ｍｍ的铸锭。在油压机上将铸锭 挤压成４０ｍｍ×１０ｍｍ矩形铝排，淬火后进行时效处 理。用扫描电子显微镜观察材料的铸态组织，用 ７５０１涡流导电仪测量材料电导率的比较值，用 ＰＨＢ一３０００型液压式布氏硬度计与万能材料实验机 测量材料在不同温度下的布氏硬度及抗拉强度。 表１ 铝合金材料的化学成分（质量分数／％） Ｔａｂｌｅ １ Ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ 求较为严格 ，这就使得开发高性能的铝合金材 料变得尤为重要。近几年来，不少厂家在合金熔体 中加入Ａｌ—Ｔｉ—ｃ中间合金、ＲＥ—Ｌａ及ＲＥ—Ｃｅ等细化添 加剂，并取得了预期效果。与其他处理剂相比，稀土 Ｙ元素活泼性强、在铝中的溶解度大，逐渐被材料学 者所关注。为了最大限度的改善铝合金材料的组织 ａｌｌｏｙ ｍａｔｅｒｉａｌ（ｍａｓｓ ｆｒａｃｔｉｏｎ／％） Ｍｇ ０ ６２ 性能，寻求更为理想的熔体处理方法，文章以Ｙ元 素为研究对象，分别探讨了它对Ａ１一Ｍｇ—Ｓｉ系合金晶 粒细化、导电性能及高温蠕变抗力的影响，并针对性 的分析了稀土Ｙ元素的作用机理。 Ｓｉ ０ ４１ Ｆｅ ０ ２Ｓ Ｃｕ Ｍｎ Ｚｎ ＜０】 Ｔｉ Ａ１ ＜０ １ ＜０ １ ＜０】 Ｂａ】． ２ 实验结果与分析 ｌ 实验材料与方法 ２．１ Ｙ对铸态组织的细化作用 在电炉中用石墨坩埚熔炼相应的铝合金材料 （成分见表１），首先将石墨坩埚预热到２００～ 收稿日期：２０１１—０３—０５；修订日期：２０１１－１０—２１ 基金项目：河南省教育厅计划项目（２００８Ｂ４３００１０）；河南理 工大学金属材料发展基金项目（５０６０９６） 材料铸态组织的优劣十分重要，不仅是改善材料 塑性的基础，而且是提高性能的重要条件 。研究表 明，稀土Ｙ对Ａ１．Ｍｇ．Ｓｉ系铝合金铸态组织具有强烈 的细化作用，但随加入量不同其细化效果存在一定差 异。通过实验，得出如下结论：稀土Ｙ元素加入量在 ０．１％（质量分数，下同）以下时，其细化作用不明显； 当其加入量增加到约０．３０％时，细化效果较为显著 （晶粒直径约在５０１￣ｍ）；当Ｙ加入量超过０．４５％后， 作者简介：张建新（１９７２一），男，博士研究生，副教授，主要 从事高性能金属材料的开发与应用研究；（Ｅ—ｍａｉｌ）ｅｄｕ００１ ＠１６３．ｃｏｍ 第１期 微量Ｙ对Ａ１一Ｍｇ—Ｓｉ系合金组织性能的影响 ９ ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００７， ［８］袁孚胜，李明茂，朱应禄，等．稀土在铝及其合金中的作 １８７／１８８（１２）：７９１—７９２． 用和应用［Ｊ］．上海有色金属，２００９，３Ｏ（３）：１３０—１３１． ［４］高力强，刘丽，庄乾坤．铝及其合金材料在建筑节能中 ［９］陈宇强，易丹青，潘素平，等．温度对２０２４铝合金蠕变 的应用［Ｊ］．新型建筑材料，２０１０，３７（７）：３１—３３． ［５］姜锋，韦莉莉，蹇海根，等．航空用Ｂ９３铝合金均匀化显 微组织分析［Ｊ］．航空材料学报，２０１０，３０（２）：１—２． ［６］李桂荣，赵玉涛，李季．稀土钇强化Ａｌ—Ｚｎ—Ｍｇ—Ｃｕ铝合金 的组织特征［Ｊ］．江苏大学学报，２０１０，３１（１）：４９—５１． 行为的影响［Ｊ］．中国有色金属学报，２０１０，２０（４）：６３２ —６３３． ［１０］李慧中，张新明，陈明安，等．稀土钇对２５１９合金组织 及耐热性能的影响［Ｊ］．材料科学与工程学报，２００５， ２３（１）：４０—４１． ［７］张建新，高爱华．过剩ｓｉ对６０６３铝合金组织与性能的影 ［１１］陈志国，周娴，舒军，等．稀土在铝合金中微合金化研究 响［Ｊ］．特种铸造及有色合金，２００８，２８（２）：１４８—１４９． 进展［Ｊ］．矿冶工程，２０１０，３０（２）：１０３—１０４． Ｅｆｌｆｅｃｔ ｏｆ Ｍｉｃｒｏ．Ｙ ｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＡＩ－・Ｍｇ－－Ｓｉ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｌｌｏｙ ＺＨＡＮＧ Ｊｉａｎ—ｘｉｎ 一．ＧＡＯ Ａｉ．ｈｕａ （１．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｎａｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｏｚｕｏ ４５４０００，Ｈｅｎａｎ Ｃｈｉｎａ；２．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｌｉｂ— ｅｒａｌ Ａｒｔｓ ａｎｄ Ｌａｗ，Ｈｅｎａｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｏｚｕｏ ４５４０００，Ｈｅｎａｎ Ｃｈｉｎａ；３．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｈｅｎａｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｏｚｕｏ ４５４０００，Ｈｅｎａｎ Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ ｙｔｔｒｉｕｍ ｏｎ ｃａｓｔ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｒｅｅｐ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ Ａ１一Ｍｇ— Ｓｉ ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｌｌｏｙ ａｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｗｈｅｎ ｙｔｔｒｉｕｍ ｅｌｅｍｅｎｔ ｉｓ ａｄｄｅｄ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｍｅｌｔ ｉｎ ｔｈｅ ｆｏｒｍ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ—ｙｔｔｒｉｕｍ ｉｎｔｅｒａｌｌｏｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ ０—０．４５％．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｐｒｏｐｅｒ ｙｔｔｒｉｕｍ ｅｌｅｍｅｎｔ ｈａｓ ｔｈｅ ｓｔｒｏｎｇ ｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔ ｏｎ ｃａｓｔ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｅｔｕｒｅ，ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｇｒａｉｎ ｓｉｚｅ ｍａｉｎｔａｉｎｓ ５０ ｍｉｃｒｏｎ ｏｒ ｓｏ．Ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｇｅｔｓ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｏ ｓｏｍｅ ｅｘｔｅｎｔ，ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎａ１．ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｂｙ ４％．Ｔｈｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓａｍｐｌｅ ｇｒｏｗｓ ｓｉｇｎｉｉｃａｎｔｌｆｙ，ｔｈｅ ｈａｒｄｎｅｓｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｒｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ ３０％ａｎｄ ２５％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＲＥ－Ｙ；ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｌｌｏｙ；ｍｉｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｐｒｏｐｅｒｔｙ
