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(1.沈阳化工大学 应用化学学院 沈阳 110142, 2.东北大学 材料冶金学院 沈阳 110004)
摘 要:本文首先对泡沫铝以及稀土的有关情况进行了简要介绍,并通过文中所使用的方法对稀土在泡沫铝合金中的作用进行了分析和研究,最终得出了一些有益的结论.
关键词:稀土 泡沫铝合金 稀土铝合金
中图分类号:TG115 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)06(c)-0070-01
1.引言
在如今的新材料、新能源、信息、生物、空间科技以及海洋开发领域,稀土金属都具有重要的作用,当将其作为添加剂的时候,对于铝合金具有净化、变质、精炼、除氧化夹杂的作用,能够有效增加铝合金的机械性能,从而使泡沫铝的力学性能得到有效提升.可以看出,稀土泡沫铝合金的开发有着广阔的发展前景.
2.研究过程及方法
2.1 实验材料
本次实验所使用的原料主要包括Si(97%)、Al(99%),添加剂主要包括增粘剂、稀土和自制的发泡剂,元素质量分数详见表1.
2.2 试验设备
本次试验所使用的设备分别为12号坩埚、坩埚电阻炉、自己制作的搅拌装置、全数字式电液伺服材料试验机以及烧杯和电子天平.
2.3 实验方案
我们首先将硅、铝放到坩埚内对其进行加温,热熔化后保持恒温状态,待其温度充分均匀后将特质的含有稀土元素的添加剂放入其中,并进行迅速搅拌,使其均匀的混合到一起,这就是稀土铝合金的熔炼阶段.熔炼结束后,将含有自制增粘剂的坩埚加热到300℃,然后把熔炼好的稀土铝合金倒入其中,并通过自制的搅拌器进行充分搅拌.当熔体达到实验所要求的粘度之后,再加入自制的发泡剂并继续搅拌,直到弥散均匀后保持恒温状态.
3.结果分析
3.1 稀土的加入对泡沫铝合金抗压屈服度所造成的影响
当加入稀土元素的质量分数小于0.4%的时候,泡沫铝合金的抗压屈服强度会随着元素溶入量的增加而不断升高,当加入的稀土元素的质量分数等于0.4%的时候,其抗拉强度和延伸率将会达到最大值,当加入的稀土元素的质量分数大于0.4%的时候,稀土元素的继续加入将不会对抗拉强度和延伸率造成更大的影响.
铝合金和泡沫铝合金在所添加稀土元素相同的时候,会表现出近似相同的趋势,说明铝合金基体的力学性能将会对泡沫铝合金的抗压屈服强度造成较大的影响.
3.2 对不同机体泡沫金属抗压强度的分析
从图1我们可以看出,在弹性阶段,稀土泡沫铝合金的曲线相对于泡沫铝合金来说更陡,而泡沫铝合金则比泡沫铝的更陡,反映出在弹性模量方面,稀土泡沫铝合金、泡沫铝合金、泡沫纯铝之间是一个递增的关系.另外,我们也可以知道,加入了稀土的泡沫铝合金的抗压屈服强度要超过其余两种泡沫金属.
3.3 稀土对于泡沫合金抗压强度的增强机理
在本次试验中,当稀土元素被添加之后,合金的晶体结构开始得到有效改善,其中,铝合金的晶粒的开始明显细化.究其原因,主要是因为在稀土元素被加入后,会与其他的合金元素共同形成一些微小的、呈颗粒状分布在基体中的化合物,这样就有效缩短的二次枝晶的间距,减少了二次枝晶的数量,同时,还能对其中杂质元素的有害作用进行消除,对晶界起到了一个很好的净化作用,进一步提升了合金的力学性能.虽然稀土元素的加入能够有效减小晶粒的尺寸,但是如果稀土元素的添加过量,熔体则会表现出流动性降低、粘度增加的趋势,说明在铝合金中,稀土元素不仅没有得到很好的溶解,反而会因为饱和而析出一些独立的颗粒,所以说,过量的添加稀土元素,将会使枝晶组织变粗,导致合金性能的进一步下降.
4. 结语
通过显微观察我们可以发现,在一定浓度范围内,稀土添加剂的使用将会在铝合金和基体相之间形成配位数大的过渡相物质,同时对铝合金也有一个变质和细化晶粒的作用,能够有效增加泡沫合金的力学性能.但是如果过量加入稀土元素,那么熔体则会表现出流动性降低、粘度增加的趋势,稀土元素也会因为饱和而析出一些独立的颗粒,使枝晶组织变粗,导致合金性能的进一步下降.因此在实际应用的过程中,应通过反复试验找到最佳的加入量,从而在最大程度减少稀土元素使用量的同时取得更好的使用效果.
总结：本论文可用于稀土元素铝合金论文范文参考下载，稀土元素铝合金相关论文写作参考研究。
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