6063 稀土铝合金

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

• 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。

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。

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。

• 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。

• 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

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。•

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。

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。

• 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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。