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锌铝合金材料加入稀土元素可以改善显微组织

为了进一步改善锌铝合金材料的显微组织,提升其力学性能,从而扩大其使用范围,可以对合金进行变质处理。尤其是针对铝金属材料含量较高大于5.1 %的锌铝合金,根据锌铝二元合金相图可知,该类合金结晶范围较宽,初生晶粒为粗大树枝晶,枝晶间易产生缩孔缩松缺陷。常见的变质元素有Ti、B、Zr以及稀土等元素。

电热合金

Ti、B元素的加入能够改善锌铝合金组织形态、细化晶粒,常见的变质剂有两类,一类是中间合金,另一类是盐类,它们对合金的晶粒细化作用理论较多,其中最主流的观点是异质形核理论,该理论认为在合金液中加入Ti、B元素会形成Al3Ti,AlB2以及TiB2化合物,而它们与α(Al)的晶格匹配度较高,因此可以作为初生晶粒的形核核心,从而细化晶粒,提升合金的性能,改善合金的塑韧性[5]。


Zr元素加入锌铝合金后可以形成Al3Zr相来作为α(Al)的异质形核核心,从而细化晶粒,此外Zr元素会在合金固液界面富集形成富锆层,对α(Al)造成成分过冷,也可细化晶粒。李坊平[6]等人研究了Zr变质对ZA27合金组织与性能的影响,结果显示往合金中添加0.2%Zr时粗大树枝晶转变为细小的花瓣状,当Zr元素含量添加过多(0.5%)时则会产生粗大Al3Zr化合物减弱细化效果。

电热合金

稀土元素在锌铝合金中的作用主要有三个方面:(1)变质作用。加入适量稀土元素能够减小或消除晶粒枝晶间距,细化晶粒;(2)净化作用。因为稀土元素的化学性质较活泼,容易和一些杂质元素如氮、氧、氢等形成比重轻、熔点高的化合物并在除渣的过程中能够一并除去(3) 微合金化作用。锌铝合金中添加适量稀土元素也能够利用弥散分布的稀土相来提高合金的耐磨性能


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