一、稀土在铸造铝合金中的作用

稀土在铸造铝合金中的应用在国外开展较早。二战期间，德国开发了四种稀土铝合金，用于制造发动机和内燃机的复杂零件。我国在这方面的研究和应用始于20世纪60年代。虽然起步晚，但发展很快。从机理研究到实际应用做了大量的工作，取得了一定的成果。

1.稀土在铝合金中的细化作用

在铝合金中加入适量的稀土元素可以促进细化效果。稀土元素可以改善夹杂物的形态，净化晶界。采用真空吸铸法研究了Al-RE中间合金对A356合金流动性的影响。实验结果表明，在合金熔体中加入适量的稀土元素可以降低固液相温差，降低合金的糊状凝固趋势，降低合金熔体的表面张力。除此之外，它还具有脱气和除杂的细化作用，会提高熔体流动性，降低粘度，有利于夹杂物和气体的去除。

研制了一种含稀土化合物的新型铝合金熔剂。通过一系列物理化学反应，该熔剂不仅能将A356合金熔体在720℃时的氢含量从0.30ml/100g(Al)以上降低到0.10 ml/100g(Al)以下，而且除气效果显著，室温抗拉强度提高了7.27%，延伸率提高了85%。但过量的稀土元素也会加剧富re相的聚集，成为夹杂物，从而降低合金熔体的流动性。

2.稀土对铝合金的细化作用

有目的地抑制柱状晶和双柱状晶的生长，促进细小等轴晶的形成，称为晶粒细化处理。随着晶粒的细化，合金的性能得到改善，同时缩松、热裂、针孔和其他缺陷减少。最基本的细化方法是抑制形核，并在熔体中加入外来的晶粒细化剂形核颗粒。目前，添加细化剂已成为最有效、最实用的方法。铝合金铸造中常用的晶粒细化剂有三种:二元铝钛合金、二元铝硼合金和三元铝钛硼合金。将中间合金(晶粒细化剂)加入铝合金熔体中溶解，释放出金属间化合物相，成为外部形核核心。

在铝合金中加入稀土不仅可以细化晶粒，还可以明显细化枝晶织构(减小二次枝晶间距)，最佳效果对应不同的稀土含量。但其细化效果弱于Ti、B等元素。稀土加入量的临界值与合金的熔炼和铸造条件密切相关。只有在一定的生产条件下，一定量的稀土才会有最好的精炼效果。

采用通用细化剂时，随着铝液静置时间的延长，细化效果逐渐下降；在Al-5Ti-1B-10RE中间合金中，稀土元素可以防止细化元素的聚集和析出，在一定程度上促进Ti和B的细化，有效抑制Al-Si合金在长期静置过程中晶粒尺寸的下降，适合汽车铝合金铸件的大批量生产。

3.稀土对铝硅合金的变质作用

在自然生长条件下，铸造铝硅合金中的Si相会生长成块状或片状的脆性相，严重分裂基体，降低合金的强度和塑性，因此必须将其改变为有利的形态。变质处理使共晶硅从粗大的片状变为细小的纤维状或片状，从而改善合金性能。目前已发现碱金属中的K和Na，碱土金属中的Ca和Sr，稀土元素Eu、La、Ce和混合稀土，氮族元素Sb和Bi，氧族元素S和Te等。都有变质。在铝硅合金中，加入铝稀土中间合金或稀土氯化物和氟化物，可使共晶硅相由片状变为球状。不同稀土的变质能力不同。一般随着原子半径由大变小，变质能由强变弱。

稀土变质剂具有良好的长效性和重熔稳定性，吸倾向小，无污染，添加工艺简单，无腐蚀。结果表明，含0.056% La的变质合金经过10次重熔，各试样的金相检验表明最终变质效果依然存在，La的最终浓度仍为0.035%，仍在最佳变质范围内。0.3%混合稀土变质合金，重熔5次，发现合金仍有良好的变质效果。

变质过程直接影响稀土的变质效果。对于铝硅合金，获得稳定的变质组织的关键是减少稀土的烧损，防止稀土的偏析，使稀土快速均匀地扩散到铝液中。稀土有变质潜伏期，即必须在高温下保持一定时间，才能发挥最大变质作用。

二，稀土在铸造铝合金中的机遇和对策

稀土在我国铝合金中的应用经历了一个特殊的快速发展时期。1989年，我国含稀土铝及其制品的总量达到12万吨，约占铝产量的16%。但近年来，稀土在铝合金中的应用和发展速度明显放缓。在这种形势下，我们应充分利用我国稀土资源优势，以企业为主体，走产学研结合的道路，进行稀土深加工，实现稀土在铸造铝合金领域的可持续发展，提高入世后的国际竞争力。

1.加强应用基础研究，正确评价稀土的作用。

虽然稀土元素本身的细化、细化和变质能力不是最强的，但是采用常规的精炼剂、细化剂和变质剂进行复合熔体处理，可以达到更好的细化、细化和变质效果，从而提高铸件的性能。因此，应开展以下基础研究工作:进一步研究铸造铝合金中稀土的细化、细化和变质机理；研究了稀土元素和常用细化元素Ti和B、稀土元素和常用变质元素Sr和Na在铸造铝合金中的变质作用。研究了稀土等细化元素和变质元素对铸造铝合金的复合细化和变质作用。

2.研究高品质铝合金稀土添加剂的制备工艺。

由于缺乏对稀土元素作用机理的研究，目前含稀土的精炼和变质中间合金的质量差异，以及现场生产工艺的复杂性，限制了稀土在铝合金铸造生产中的广泛应用。因此，为了促进稀土在铸造铝合金中的应用，应研究不同成分和组织特征的含稀土复合细化剂和变质剂对铸造铝合金的细化和变质效果，并在此基础上研究含稀土细化剂、变质剂和细化剂的制备工艺。