稀土在铝及其合金中的应用

 稀土独特的物理、化学性质开发出了众多的含稀土的合金材料。稀土不但大量用于军事工业、农业、轻工业、手工业和交通运输业, 也广泛用作建筑材料、家庭生活用具和体育用品等。

稀土在导电铝合金中的应用, 是目前我国应用面较广、技术较成熟、工业价值较高和经济效益较好的一个领域。高导电稀土铝合金, 通常是指在纯铝、铝-镁-硅系和铝-镁系合金中添加稀土的合金, 以及铝-锆-钇合金。主要用于制造架空输电线、电缆线、滑接线、线芯、一般电线、特殊用途的细线和特细线等铝线材。其发展很快,已从315万V推广到50万V高压线上,面积从几十mm2到几百mm2,由电线电缆进而发展到导电母排。它们已成为我国导电铝合金中的新产品, 具有强度高、载流量大、使用寿命长、耐磨损和易加工的特点。

目前, 国内已有二十多个省市的厂家生产稀土铝合金电线, 年产量达到十几万t。　　1、稀土-铝中间合金　　单一稀土金属的化学性高, 在熔炼时易氧化烧损, 储运很不方便, 成本高, 而且熔点太高,密度大, 不易加入铝中。因此, 在大多数情况下都是采用预制的稀土-铝中间合金, 不仅可减少氧化烧损, 降低成本, 而且存运方便。加入时, 操作简单安全, 成分易于控制, 可得到成分稳定、质量可靠的合金。　　2、稀土在电容器高纯铝中的应用　　含稀土的高纯铝特种铝箔, 是目前生产低电解电容器比较理想的新材料。有些电容器厂认为, 在高纯铝中添加微量的稀土后, 可显著地加大铝电解电容器阳极用铝箔的腐蚀系数K , 而强度、电容却大幅度提高。制成的电容器体积明显减小, 该材料已在一些电容器中批量使用, 并取得了一定的效果。但对稀土在其中的作用机理, 众说不一, 正在开展深入的研究。　　3、稀土在铝建筑型材中的应用　　铝合金中, 添加稀土的含量范围以0.17 %～0.25 %为宜, 过多的加入反而会对各种性能有不利的影响。稀土对6063 系铝合金的力学性能、加工性能均有明显的改善作用, 变形后型材的抗拉强度可提高5 %～10 % , 硬度提高8 %左右,延伸率也有所提高。并可降低棒材挤压预热温度, 提高挤压速度。研究还发现, 添加了稀土元素的6063 铝型材氧化着色后, 膜厚、膜的硬度和光泽度都有明显的增加, 并提高了耐酸、碱和盐的腐蚀能力。总之, 6063 铝型材加入适量的稀土后, 使合金组织细化, 色泽均匀、美观、耐用, 深受用户欢迎。　　4、稀土在铝合金窗纱中的应用　　稀土铝合金窗纱, 在强度、耐蚀性、光亮度、透风性、加工性和成本等方面, 均优于同类型不加稀土的铝合金窗纱, 因此获得了广泛的应用。例如, 安陆窗纱厂、庐江活塞厂等生产的稀土铝合金窗纱, 都已畅销国内外。　　5、稀土在日用铝制品中的应用　　在日用铝制品用纯铝和Al-Mg 系等铝合金中添加微量稀土, 能明显提高力学性能、深冲性和耐蚀性。我国铝制品厂开发生产的稀土铝合金锅、壶、饭盒、水杯和盘等日用品, 比放射性为1.22 ×103Bq/ kg , 低于国家标准(1.85 ×104Bq/kg) , 抗拉强度提高20 %～45 % , 耐蚀性提高了2.85 倍, 成品率提高7 %～20 % , 在同等强度下铝锅可减薄15 %～20 % , 提高了材料利用率,并降低了成本[19 ] .包头冶金研究所研制开发的Al-Mg-RE 合金板材, 强度提高30 %～40 % , 伸长率提高30 % , 耐蚀性提高1倍; 适合制造各种深冲和深加工日用品, 制品壁厚可减薄15 %～20 % , 重量减轻14 %。目前, 稀土铝合金日用品获得了广泛的应用, 产品大幅增加, 畅销国内外市场。另外, 目前有一些厂家用稀土铝合金来制作洗衣机内衬、大型聚光灯的反射、铝自行车部件和装饰用镜框、家具支架、眼镜架以及其他用品和家电零部件, 并取得了一定的成果, 前景看好。　　6、稀土在其他方面的应用

航天部621所通过在HZL401合金中添加适量的稀土元素, 获得了耐热性能最好的铝合金材料, 目前正在“歼七”上使用。内蒙古稀土研究所与集宁拉链厂共同研制的稀土铝合金拉链, 其各项指标己超过原来的LF10 合金。稀土在制笔用铝合金中的应用也已成功, 即通过稀土对国产工业纯铝的改性处理,替代了原来的99.99 %高纯铝。包头稀土研究院与集宁铝制品厂已研制生产出印刷用稀土铝合金版托, 它具有表面质量好、重量轻、强度和硬度高、塑性好等优点, 从而使得垫版效果好, 不易变形, 完全能够满足印刷质量的要求.