6063 稀土铝合金

1. 6063稀土铝合金

2. 稀土在有色金属中的应用 • 稀土具有很高的化学活性和较大的原子半径，加入到有色金属及其合金中，可细化晶粒、防止偏析、除气、除杂和净化以及改善金相组织等作用，从而达到改善机械性能、物理性能和加工性能等综合目的。 • 由于稀土金属的净化、调质作用，对这些有色金属都能起到细化晶粒，提高再结晶温度，从而对铸造合金能显著地改善工艺性能，对变型合金能显著地提高加工性能;对镍、钴基的耐热合金能提高有色金属抗氧化和抗高温腐蚀的能力，对超硬合金可以改善韧性和耐磨性。这些性能的改善，都显著地提高了生产企业及使用单位的经济效益，并能为国家减少这些宝贵资源的消耗。稀土在铝电线、电缆中的应用 

3. 目前我国的稀土铝导线主要有高强度稀土铝合金电缆，成份为Al-Mg-Si-RE，用于高压输电线路，它的抗拉强度达到26kg/mm2，弧垂性能和弯曲性能好，使用寿命长。高导电铝电线，成份为Al-RE，稀土的加入量为0.15～0.3%。在较高温度下(<150℃使用的高导电稀土铝导线其成份为Al-Zr-RE，其载流量为纯铝线的1.6～2.0倍，用作大电流导线。每年生产的稀土铝电缆、电线不仅满足国内市场的需求，还大量出口，经济效益显著。稀土铝高导电电线和稀土铝合金电缆线产量预计1999年将达到50万吨左右，稀土消费量在1000吨左右。目前我国的稀土铝导线主要有高强度稀土铝合金电缆，成份为Al-Mg-Si-RE，用于高压输电线路，它的抗拉强度达到26kg/mm2，弧垂性能和弯曲性能好，使用寿命长。高导电铝电线，成份为Al-RE，稀土的加入量为0.15～0.3%。在较高温度下(<150℃使用的高导电稀土铝导线其成份为Al-Zr-RE，其载流量为纯铝线的1.6～2.0倍，用作大电流导线。每年生产的稀土铝电缆、电线不仅满足国内市场的需求，还大量出口，经济效益显著。稀土铝高导电电线和稀土铝合金电缆线产量预计1999年将达到50万吨左右，稀土消费量在1000吨左右。

4. 稀土铝合金 • 泛指含稀土金属的铝合金，主要指Al-RE系合金。工业Al-RE系合金主要是含有4.4%～5%稀土的铸造铝合金，如Al-RE-Cu-Si-Mn-Ni-Mg合金，含有多种过渡元素，成分、组织复杂。工作温度可达400℃，是广泛使用的热强性最好的铸造铝合金。室温力学性能低，铸造工艺性能良好，可用于砂型、金属型铸造，生产形状复杂的高温下长期工作的零件，如发动机附机壳体、阀门等。

5. 稀土元素在铝合金中的作用 • 在铝合金中加入微量稀土元素，可以显著改善铝合金的金相组织，细化晶粒，去除铝合金中气体和有害杂质，减少铝合金的裂纹源，从而提高铝合金的强度，改善加工性能，还能改善铝合金的耐热性、可塑性及可锻性，提高硬度、增加强度和韧性。稀土元素的加入使得稀土铝合金成为一种性能优良、用途广泛的新型材料，目前稀土铝合金的产量已近全国铝产量的1／4。 • 稀土元素在铝合金中的作用 稀土元素非常活泼，极易与气体(如氢)、非金属 (如硫)及金属作用，生成相应的稳定化合物。稀土元素的原子半径大于常见的金属如铅、镁等，在这些金属中的固溶度极低，几乎不能形成固溶体。

6. 一般认为，稀土元素加入到铝合金中可起到微合金化的作用；此外，它与氢等气体和许多非金属有较强的亲和力，能生成熔点高的化合物，故它有一定的除氢、精炼、净化作用；同时，稀土元素化学活性极强，它可以在长大的晶粒界面上选择性地吸附，阻碍晶粒的生长，结果导致晶粒细化，有变质的作用。一般认为，稀土元素加入到铝合金中可起到微合金化的作用；此外，它与氢等气体和许多非金属有较强的亲和力，能生成熔点高的化合物，故它有一定的除氢、精炼、净化作用；同时，稀土元素化学活性极强，它可以在长大的晶粒界面上选择性地吸附，阻碍晶粒的生长，结果导致晶粒细化，有变质的作用。

7. 在含铁较高的低质铸造铝合金中添加适量的稀土,能有效地消除疏松,热裂等铸造缺陷.同时又可将粗大针状的复杂铁相化合物碎化.并对含铁较高的铝合金机械性能有所改善在含铁较高的低质铸造铝合金中添加适量的稀土,能有效地消除疏松,热裂等铸造缺陷.同时又可将粗大针状的复杂铁相化合物碎化.并对含铁较高的铝合金机械性能有所改善

8. 6063稀土铝合金及应用 • 这是一种最常用的变形合金，多用于工业和民用建筑。

9. 6063铝合金 • ① 属铝合金材料，主要合金元素为镁与硅，具有加工性能极佳、优良的可焊接性、挤出性及电镀性、良好的抗腐蚀性、韧性，易于抛光、上色膜，阳极氧化效果优良，是典型的挤压合金。6063铝合金型材以其良好的塑性、适中的热处理强度、良好的焊接性能以及阳极氧化处理后，表面华丽的色泽等诸多优点而被广泛应用于建筑型材、灌溉管材、供车辆、台架、家具、升降机、栅栏等用的管、棒、型材。

10. ②属低合金化的Al-Mg-Si系高塑性合金。具有诸多可贵特点：②属低合金化的Al-Mg-Si系高塑性合金。具有诸多可贵特点： • 1.热处理强化，冲击韧性高，对缺可不敏感。 • 2.有极好的热塑性，可以高速挤压成结构复杂、薄壁、中空的各种型材，或锻造成结构复杂的锻件。淬火温度范围宽，淬火敏感性低，挤压和锻造脱模后，只要温度高于淬火温度，即可用喷水或穿水的方法淬火。薄壁件（δ<3mm）还可以实行风淬。 • 3.焊接性能和耐蚀性优良，无应力腐蚀开裂倾向，在热处理可强化型铝合金中，Al-Mg-Si系合金是唯一没有发现应力腐蚀开裂现象的合金。 • 4.加工后表面十分光洁，且容易阳极氧化和着色。

11. 成份（%） Mg0.67～0.70，Si0.45～0.48，Fe0.20～0.21，余为铝。在该合金熔炼过程中加入0.20～0.25%的稀土金属。 • 力学性能 抗拉强度提高24%，挤压速度提高0.5倍，成材率提高3%，并改善了表面质量。增加了耐蚀性和着色性。

12. 稀土在6063铝合金中的存在形式和对组织性能的影响稀土在6063铝合金中的存在形式和对组织性能的影响 • 存在形式 • 室温下，稀土在铝中溶解度小于0.05%。稀土与硅有较强的亲和力，在6063合金中形成Al-Re-Si相。合金中稀土相主要以共晶形式分布在晶界和枝晶间隙处,部分存在晶内。减少强化相Mg2Si的数量，会使型材强度下降。 • 以Al-Ti作细化剂，用含稀土的铝锭作原料熔铸6063合金时，使铸态晶粒变大。 • 当稀土含量较低时，型材力学性能超过国家规定的标准，因此可以用含稀土的铝锭配置生产6063合金。

13. 对组织性能的影响 • 当稀土在0.25%～0.30%之间时,有很好的除气除渣的效果，有较细的铸态组织，当稀土过量时，6063合金的铸态组织又变得粗大，这是因为出现了针状富稀土相的缘故。 • 稀土的适宜加入量为0.3%左右，可显著提高铝合金的耐腐蚀性。 • 稀土加入量为0.36%左右时，6063铝合金的流动性为最佳。 • 稀土在0.25%左右时，合金硬度达到最高，大于0.34%时明显下降。

14. 稀土对6063 铝合金阳极氧化膜厚度的影响 • 稀土能细化铝合金组织,提高其强度和塑性性能,对铝合金的后处理非常有益。 • (1)添加稀土的6063 铝合金比没加稀土的6063 铝合金具有较强的接受极化能力,利于阳极氧化膜生成。 • (2) 通过阳极氧化各工艺参数对影响膜厚的分析,找到了较好的阴极氧化工艺参数。 • (3) 添加适量稀土,可以使6063 铝合金获得优质的氧化膜。对于硫酸电解液来说,合金中添加0. 20 %的稀土较适宜,其稀土添加含量对铸锭组织晶粒大小及其力学性能也是一致的。

15. 稀土La在6063铝合金组织与时效性能的影响 • 在6063铝合金中加入La元素能显著细化合金铸锭枝晶组织，这主要是因为稀土在液-固界面前沿产生富集阻碍了Mg和Si原子越过界面进入固溶体，使Mg和Si得分配系数减小，从而抑制了枝晶的粗化，同时随着枝晶的细化，铸锭的共晶相也更加均匀细小。 • 在6063铝合金中加入适量的稀土La，能提高合金的力学性能和耐腐蚀性能，但稀土加入过量，合金的力学性能和耐腐蚀性能又急剧恶化，主要是因为过量的稀土La与Si和Fe等元素形成粗大的AlFeSiLa化合物。 • 稀土的引入对Al-Mg-Si合金具有一定的强化作用，并一定程度地影响了基体合金的时效硬化过程，引入稀土并没有改变基体合金的时效析出序列及析出相，但会是过渡相β″和β′的形成被推延与抑制，并最终造成强化相Mg2Si的减少，加入量过大会使合金硬度急剧下降。所以综合稀土对合金的细化强化作用，稀土加入量以0.3%为宜。

16. 稀土泡沫铝合金复合材料的制备方法 通过在铝合金中添加稀土元素变质剂可以改善其硬度、强度、抗腐蚀性、耐磨性和阻尼本领，由此制备出用途广泛的新材料稀土泡沫铝合金。 首先将铝合金加热至融化，添加高纯度的Al-La-Al-Ce中间合金，保持稀土铝合金熔体渗流温度为450℃～550℃；把食盐装入模具，预热温度为350℃～450℃，然后将模具插入到稀土铝合金熔体中渗流，渗流时间为10～40秒；稀土铝合金凝固后，取出食盐颗粒与稀土铝合金的复合体，除去食盐颗粒即得稀土泡沫铝合金。

17. 使用稀土铝合金需注意事项 • 稀土元素虽然在铝合金中的作用很大，但我们必须防止稀土加入方法不正确和使用不当引起的不良影响。应注意以下几点： • 1.注意掌握稀土元素的加入量。稀土的过量加入不但不会使铝合金的性能改善，还会影响铝合金的正常使用，甚至造成材料的报废； • 2.稀土不宜做预先脱氧、脱硫剂，当脱氧、脱硫效果良好后再加入稀土，不但有深度脱氧、脱硫作用，还能很好控制氧、硫夹杂物的形态； • 3.注意防止生成不均匀分布、大而脆的稀土金属化合物； • 4.还要注意防止稀土元素与某些合金元素发生冲突，影响合金的性能等。