稀土在鋁合金建筑型材中的應(yīng)用研究

申鳳榮

【摘 ?要】邁入現(xiàn)代社會(huì)，在當(dāng)代的建筑工程施工項(xiàng)目中鋁合金這種建筑材料被廣泛地應(yīng)用于工程建設(shè)之中，鋁合金這種建筑材料因?yàn)閺?qiáng)度高，重量輕，整體性能好等優(yōu)點(diǎn)是現(xiàn)代社會(huì)建筑工程的理想材料。隨著近些年相當(dāng)一部分學(xué)者開始研究如何將稀土運(yùn)用在鋁合金建筑材料之中，也相繼的誕生了一些新的鋁合金并將其運(yùn)用在建筑之中，也取得了經(jīng)濟(jì)收益。本文就稀土在鋁合金建筑型材料中的應(yīng)用展開探討，希望為相關(guān)行業(yè)工作者提供一些理論依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】稀土;鋁合金;應(yīng)用

前言：在一般的鋁合金制中加入少量的稀土元素，可以改善鋁合金的金相組織，細(xì)化晶體，除去鋁合金中氣體和有害物質(zhì)，使鋁合金的裂紋減少，直接提高鋁合金的強(qiáng)度和性能。稀土元素是具有很獨(dú)特的性質(zhì)的，目前，稀土元素被各個(gè)國(guó)家是視作戰(zhàn)略資源，在鋁合金之中加入適量的稀土元素還能夠消除鋁合金之中的雜質(zhì)，提高鋁合金的性能。我國(guó)的稀土儲(chǔ)備十分豐富，隨著現(xiàn)代工業(yè)的進(jìn)步，稀土正在被逐步的運(yùn)用到更多的材料之中。

一、稀土元素在鋁合金中的作用

1、變質(zhì)作用稀土對(duì)于鋁合金材料的影響最顯著的就是變質(zhì)作用。在鋁合金制中加入少量的變質(zhì)劑可以改變鋁合金中的晶體，使其組織和性能得到改善，稀土元素的原子半徑要比鋁原子的半徑要大，再加上稀土元素往往比較活潑，他們?nèi)芙庠谝簯B(tài)鋁之中非常容易的就填補(bǔ)合金相的表面凹陷，降低新舊兩相界面上的表面張力，使得晶核生長(zhǎng)的速度增大，同時(shí)還會(huì)使晶體與合金液之間形成一層表面活性膜，使合金的組織細(xì)化，稀土元素和鋁形成的稀土鋁合金在金屬液結(jié)晶時(shí)做外來的結(jié)晶晶核，因?yàn)榫Ш藬?shù)的大量增加，使合金的組織細(xì)化，稀土對(duì)鋁合金具有良好的變質(zhì)效果，例如稀土再制造鋁硅合金中主要利用的就是其變質(zhì)作用。

2、凈化作用。由于稀土元素具有很強(qiáng)的脫氧能力，在鋁合金制中加入微量的稀土元素就能夠使O脫到<1ppm，稀土不僅可以脫氧還具有脫硫的能力，稀土元素在金屬溶液中還可以與氧和硫同時(shí)發(fā)生反應(yīng)，生成的稀土化合物都具有比重輕，熔點(diǎn)高的特點(diǎn)，它們的熔點(diǎn)高于金屬冶煉溫度時(shí)能上浮一部分成渣，他們微小的質(zhì)點(diǎn)則成為鋁結(jié)晶過程的異質(zhì)晶核，而留在固態(tài)金屬類的部分就能夠降低其危害，從而起到凈化的作用

二、稀土元素在鋁合金中的應(yīng)用

1、在鑄造鋁銅合金中添加稀土元素，它們?cè)阡X銅合金中的主要功能就是改善合金的高溫性能，用稀土、錳復(fù)合強(qiáng)化鋁銅合金在300℃以下具有突出的瞬時(shí)強(qiáng)度和持久強(qiáng)度，在鑄造鋁銅合金之中加入鑭能夠使合金裂紋的形成溫度降低，從而提高合金的斷裂應(yīng)力值，降低合金的熱烈傾向，提高合金的耐熱性。

2、在純鋁中添加稀土元素，可以破壞其導(dǎo)電性，但是在工業(yè)純鋁以及硅鎂鋁合金之中添加適量的稀土元素，可以使導(dǎo)電率在一定程度上得以提高，據(jù)相關(guān)研究成果表明，在鋁中添加適量的稀土元素可以使導(dǎo)電率提高0.5%到0.3%，微量的稀土元素就能夠?qū)Ω呒冧X箔的電容系數(shù)產(chǎn)生強(qiáng)烈的影響，稀土元素還可以減輕純鋁中的雜質(zhì)，比如硅以及鐵等元素的影響，這也能夠提高鋁的熔點(diǎn)和硬度，增加其穩(wěn)定性和耐高溫強(qiáng)度。

3、稀土在鋁合金導(dǎo)電中的應(yīng)用在我國(guó)來說是應(yīng)用比較廣泛的，也是比較成熟的，有著較高的工業(yè)價(jià)值，以及經(jīng)濟(jì)效益。高導(dǎo)電稀土鋁合金就是用純鋁，鋁鎂硅合金和鋁鎂合金，以主要用于制作輸電線纜、線芯、滑接線或者是一般鋁芯電線等等，鋁質(zhì)線材發(fā)展勢(shì)頭很快這些新型的線纜已經(jīng)是我國(guó)鋁芯線纜中的新產(chǎn)品，具有負(fù)荷強(qiáng)、壽命長(zhǎng)、耐磨損、易加工，強(qiáng)度高、等特點(diǎn)，在我國(guó)年產(chǎn)量已達(dá)到上萬噸。

4、將稀土元素加入到一般的鋁制品之中，能夠提高其強(qiáng)度，耐腐蝕性，以及深沖性。在同等強(qiáng)度的情況下，鋁制鍋可以減薄15%到20%。不僅提高了鋁的利用率，也降低了生產(chǎn)成本，而且稀土元素的加入對(duì)于人體健康沒有絲毫的影響。

5、將稀土元素添加到鋁鎂硅合金之中，可以使材料機(jī)械性能，增加硬度增強(qiáng)15%，而且也可以增加鋁鎂硅合金的耐腐蝕性能，腐蝕電位與擊穿電位明顯增大。還可以提高其加工性能，不僅如此，對(duì)于鋁鎂硅合金的高溫抗氧化性能也有顯著的提升，稀土材料還會(huì)對(duì)陽極氧化處理的氧化膜厚度有所影響，會(huì)使氧化膜的重量增加，氧化膜密度增大，使得密封效果更強(qiáng)。

6、在鋁合金中添加適量的稀土元素，還可以獲得耐熱性較好的鋁合金材料，這種材料目前正應(yīng)用在我國(guó)的戰(zhàn)斗機(jī)上面，這種鋁材可以提高戰(zhàn)斗機(jī)的耐熱效果，對(duì)于空氣摩擦所產(chǎn)生的熱量有著很高的耐受程度，而且重量輕，硬度高被廣泛的應(yīng)用于航天航空領(lǐng)域。所以說稀土元素是國(guó)家的戰(zhàn)略資源，是被應(yīng)用于很多高精尖行業(yè)技術(shù)之中的。

結(jié)語

稀土與鋁合金結(jié)合可以很好的改善鋁合金的性能，增加鋁合金的利用價(jià)值和使用價(jià)值，所帶來的經(jīng)濟(jì)效益也是很可觀的。

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（作者單位：臨朐縣檢驗(yàn)檢測(cè)中心）