ZA27合金中稀土及铁的晶界偏聚与交互作用

《稀土元素对Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金组织和力学性能的影响》篇一一、引言随着科技的发展，合金材料因其优良的物理和机械性能被广泛应用于各个领域。

其中，Zn-Al-Mg-Si系合金以其优异的铸造性能和机械性能成为了众多研究者关注的焦点。

而稀土元素的加入则被视为进一步改善合金性能的有效途径。

本篇论文主要探讨了稀土元素对Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金的组织和力学性能的影响。

二、稀土元素与合金的相互作用稀土元素因其独特的电子结构和物理化学性质，在合金中具有显著的细化晶粒、提高强度和耐腐蚀性等作用。

当稀土元素加入到Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金中时，会与合金中的元素发生交互作用，形成一种更稳定、更均匀的微观结构。

三、稀土元素对合金组织的影响1. 晶粒细化：稀土元素的加入显著地细化了合金的晶粒，使合金的微观结构更加均匀。

这种晶粒细化效应能够提高合金的力学性能，特别是抗拉强度和韧性。

2. 相结构变化：稀土元素的加入会影响合金的相结构，形成新的相或改变原有相的形态和分布。

这些新相或改变后的相能够有效地提高合金的硬度和耐磨性。

四、稀土元素对合金力学性能的影响1. 抗拉强度：由于晶粒细化和相结构的变化，稀土元素的加入显著提高了合金的抗拉强度。

抗拉强度的提高使得合金在承受拉伸力时不易断裂，提高了其使用寿命。

2. 韧性：稀土元素的加入能够改善合金的韧性，使合金在受到冲击或振动时不易产生裂纹或断裂。

这种改善有助于提高合金的安全性和可靠性。

3. 硬度与耐磨性：由于新的相或改变后的相的形成，稀土元素的加入提高了合金的硬度和耐磨性。

这使得合金在高温、高压、高磨耗等恶劣环境下具有更好的性能表现。

五、实验结果与讨论通过实验，我们观察了不同稀土元素含量对Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金组织和力学性能的影响。

结果表明，适量稀土元素的加入能够显著细化晶粒，改变相结构，从而提高合金的抗拉强度、韧性和硬度等力学性能。

合金元素对ZA27组织和性能的影响的开题报告一、研究背景和意义ZA27合金（Z为锌的英文单词Zinc的第一个字母，A为铝的英文单词Aluminum 的第一个字母，27为铜的含量）是一种较为常用的高强度铸造铝合金。

ZA27合金具有极高的机械性能，如高抗拉强度、高耐磨性、高耐蚀性等，因此被广泛应用于汽车、航空、轨道交通等领域。

然而，ZA27合金在高温下易出现氧化分解，从而导致合金的强度降低，令其应用受到限制。

由此可见，合金元素对ZA27合金的组织和性能具有重要影响，并且研究合金元素对ZA27的影响有助于提高合金的性能和应用范围。

二、研究内容和方法本文将对ZA27合金中的合金元素铜、铁和镍的含量进行改变，通过实验方法研究它们对ZA27合金的显微组织、机械性能（抗拉强度、屈服强度、伸长率）、耐蚀性的影响，并对结果进行分析和比较。

具体实验步骤如下：1. 选取符合要求的铜、铁和镍作为ZA27合金中的合金元素。

2. 根据不同比例配制出铜、铁和镍含量不同的ZA27合金试样。

3. 对试样进行铸造和热处理，制备出试验用的试样。

4. 对试样进行显微组织观察和机械性能测试，如抗拉强度、屈服强度、伸长率等。

5. 对试样进行耐蚀性测试，如海水腐蚀实验、盐雾腐蚀实验等。

6. 根据实验结果分析合金元素对ZA27合金组织和性能的影响以及不同合金元素对ZA27的优化效果。

三、研究预期结果和意义本研究的预期结果有以下几点：1. 借助实验方法研究了铜、铁和镍对ZA27合金组织和性能的影响。

2. 分析了不同比例合金元素对ZA27合金性能的影响，并提出了合理的优化方案。

3. 探讨了ZA27合金应用于高温环境下的限制并提出改善的方法。

本文研究的结果不仅有助于进一步了解高强度铸造铝合金的物理、化学和力学特性，也将为ZA27合金的性能和应用提供新的思路和方向。

19Metallurgical smelting冶金冶炼稀土在锌铝铸造合金中的作用边明勇（新疆众和股份有限公司，新疆 乌鲁木齐 830013）摘 要：本文全面参考了国内外优秀文献，针对稀土在锌铝铸造合金中的作用进行了简单分析，主要是从工艺性能、显微组织、力学性能、摩擦磨损性能、抗腐蚀性能、减震性能以及尺寸稳定性等方面进行论述，希望能进一步为稀土对锌铝铸造合金的作用提供一点参考价值。

关键词：稀土；锌铝合金；工艺；作用中图分类号：TG113.12 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2021）12-0019-2收稿日期：2021-06作者简介：边明勇，男，生于1979年，汉族，四川人，本科，工程师，研究方向：有色金属铝的铸造和加工。

锌铝合金一般分为含铝8%的ZA-8、含铝12%的ZA-12和含铝27%的ZA-27三种铸造方式，其具有成本低、能耗低、无污染、性能优良、铸造性能耗等有点，是现代工业合金运用最为广泛的材料之一，在汽车零件制作、拖拉机零件以及模具、工艺装饰品之中的运用最为广泛，可替代某些铜合金、铝合金的铸件等。

含铝8%、12%和27%的三种铸造锌铝合金(即(ZA-8，ZA-12和ZA-27)具有机械性能优良、成本低、能耗少、无污染和铸造性能好等优点，是一种有前途的工程材料，可代替部分铜合金、铝合金和铸铁等。

此类合金可用来制造减摩耐磨零件、汽车及拖拉机配件、模具、装饰工艺品及各种结构件。

在锌铝合金铸造过程中运用稀土元素，将有效提高其工艺性能，提高其经济效益。

因此，本文深入研究了稀土对ZA-8、ZA-12、0ZA-27的组织及性能影响，并结合相关研究，从工艺性能、显微组织、力学性能、摩擦磨损性能、抗腐蚀性能、减震性能以及尺寸稳定性等方面进行综合分析。

1 稀土对锌铝合金铸造工艺性能的影响。

1.1 底缩锌铝合金的一个显著特点是在凝固过程中铸件底部出现缩孔和缩松，称为地面缩松，特别是在大壁厚的ZA-27合金壳体中。

ZA27合金的铸态组织及晶界共晶体王青澄;李晨希【期刊名称】《沈阳工业大学学报》【年(卷),期】1994(016)003【摘要】研究分析了ＺＡ２７合金（锌－铝合金）的铸态组织及其分布特点。

电子探针分析表明ＺＡ２７合金的初生α相和β相晶内偏析十分严重；在电镜下观察可见α相和β相已转变成层片相间的（α＋η）共析体，并从差热分析，微区分析等四个方面着重讨论了ＺＡ２７合金的晶界不平衡组织是共晶体（由α，β，η相组成），而不是共析体。

退火处理可以消除晶界不平衡共晶体，并使成分均匀化，从而使ＺＡ２７合金的塑性得到明显提高。

【总页数】7页(P19-25)【作者】王青澄;李晨希【作者单位】不详;不详【正文语种】中文【中图分类】TG146.13【相关文献】1.ZA27合金中Y及Fe的晶界偏聚电子理论研究 [J], 郭玉福;李荣德;刘贵立2.预变形及液固两相区等温处理对ZA27合金铸态组织的影响 [J], 谢辉;许丽君;等3.AZ31B镁合金板材中晶界滑移的晶体塑性仿真 [J], 李子涵;周国伟;李大永;汪华苗;唐伟琴;彭颖红;Hatem S.ZUROB;吴沛东4.AZ31B 镁合金板材中晶界滑移的晶体塑性仿真 [J], 李子涵;周国伟;李大永;汪华苗;唐伟琴;彭颖红;Hatem S.ZUROB;吴沛东5.利用Gleeble-1500热模拟试验机对低碳合金钢进行了不同变形量、冷却速度的热模拟实验。

经OM和TEM观察表明,当未变形奥氏体以10~30℃/s连续冷却时,贝氏体铁素体优先在奥氏体晶界处形核,然后呈板条状从奥氏体晶界向晶内长大,并且可以从最终的组织看到原奥氏体晶界。

与未变形奥氏体相比,当奥氏体在880℃经过40%变形、并以10~30℃/s连续冷却时,由于变形增加了奥氏体晶粒的形变储存能,促进了先共析铁素体在奥氏体晶界位置优先形成,所以贝氏体铁素体只能在奥氏体晶内形成,从最终的室温组织不能看到原奥氏体晶界。

[J], 景财年;刘在学;王作成;林晓娟;金成俊因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

①锌铝合金中稀土及铁的晶界偏聚电子理论刘贵立, 李荣德( 沈阳工业大学材料科学与工程学院, 沈阳110023)摘要: 根据分子动力学理论建立液态ZA27 合金的原子集团, 结合计算机编程构造出ZA27 合金α相与液相共存时的原子构形及α相大角度重位点阵晶界模型。

利用递归法计算铁、稀土元素固溶于晶粒内、游离于固液相界面及其在α相晶界处的环境敏感镶嵌能。

结果表明: 铁、稀土处于固液相界区比在晶内更稳定, 这解释了铁、稀土在α相内溶解度很小, 结晶时富集于固液相界前沿液体中, 从而导致凝固结束后铁、稀土元素偏聚于晶界, 并形成成分复杂的稀土化合物的事实。

关键词: 稀土; 晶界; 递归方法; 电子结构中图分类号: T G 111 . 1文献标识码: AE lectron i c theory of congregation on crystal2boundary ofrare earth and iron elem ents in ZA alloysL IU G ui2li , L I R o n g2de( C ollege of Materials Science and Engineering ,Shenyang U n iversit y of Technol ogy , Shenyang 110023 , China)Abstract : A mo del of liqu id ZA27 cast ed alloy was est ab lished acco rd ing to molecu lar dynamics. An ato m ic st r uct u ral mo del of αp h ase and liqu id co2exist ence and αp h ase large2ang le su p erpo sitio n lat t ice cryst al2b o undary was also p r esent ed by means of co mp ut er p r o gramming. The recursio n met ho d was ad op t ed to calcu lat e t he circumst ance sensitivity emb ed energy of rare eart h ( R E) and iro n in grains , cryst al b o undaries and p hase b o undaries , resp ectively. The calcu latio n sh o w s t hat R E and iro n are m o re st ab le in p hase b o undaries t han in grains , which explains t he f act t hat t he solutio n of R E and iro n in αp hase is small and t hey are affluent ahead of p hase b o undary , lead ing to R E and iro n ato ms co ngregating o n t h e cryst al b o undaries and fo r ming co m plicat ed R E2co m po und.K ey w ords : rare eart h ; cryst al b o undary ; recur sio n met h o d ; elect r o n ic st r uct u re锌铝合金具有力学性能优良、成本低、能耗少、无污染和铸造性能好等优点, 是一种有前途的为从本质上了解稀土与铁元素在锌铝合金中的作用, 本文作者建立了锌铝合金凝固过程中固液共存时的原子构形, 以及凝固完成后α相晶界模型。

《Mg-Al系合金中稀土元素的作用机理研究》篇一一、引言随着科技的不断进步，合金材料在各个领域的应用越来越广泛。

Mg-Al系合金作为一种轻质、高强度的金属材料，具有优异的机械性能和良好的加工性能，被广泛应用于航空、汽车、电子等众多领域。

近年来，为了进一步提高Mg-Al系合金的性能，研究人员开始在合金中添加稀土元素。

稀土元素因其独特的物理和化学性质，在合金中起到了重要的作用。

本文旨在研究Mg-Al系合金中稀土元素的作用机理，为进一步优化合金性能提供理论依据。

二、稀土元素在Mg-Al系合金中的作用1. 稀土元素的添加方式稀土元素的添加方式主要有两种：一种是直接将稀土元素加入到熔融的合金中，另一种是通过合金化反应将稀土元素与合金中的其他元素形成新的化合物。

这两种方式都可以有效地将稀土元素引入到Mg-Al系合金中。

2. 稀土元素对合金的微观结构的影响稀土元素的加入会改变Mg-Al系合金的微观结构，包括晶粒大小、晶界结构和相的分布等。

通过精细调控稀土元素的添加量，可以优化合金的微观结构，从而提高其力学性能和耐腐蚀性能。

3. 稀土元素的强化作用稀土元素能够通过固溶强化、析出强化等方式提高Mg-Al系合金的强度和硬度。

固溶强化是通过将稀土元素溶解到基体中，形成固溶体来提高合金的强度；析出强化则是通过稀土元素与基体中的其他元素形成新的硬质相，提高合金的力学性能。

三、稀土元素的作用机理研究1. 稀土元素的电子效应稀土元素的电子结构特殊，其加入到Mg-Al系合金中后，可以改变合金的电子结构，影响合金的电导率和电磁性能。

此外，稀土元素的电子效应还可以影响合金的表面活性，提高其耐腐蚀性能。

2. 稀土元素的界面效应稀土元素在合金中可以与基体和其他元素形成新的化合物，这些化合物在晶界处形成薄膜或颗粒状结构，起到阻碍晶界滑移的作用，从而提高合金的力学性能。

此外，这些化合物还可以改善合金的耐磨性能和耐热性能。

四、结论通过对Mg-Al系合金中稀土元素的作用机理进行研究，我们发现稀土元素的添加可以显著改变合金的微观结构、力学性能和耐腐蚀性能。

ZA27合金的性能研究与应用分析魏周斌;段望春;张兴【摘要】重点介绍了ZA27合金的滑动摩擦性能和耐磨性能,并与锡青铜和”巴氏”合金的性能做了对比分析.对比结果可得,ZA27合金机械性能比锡青铜和”巴氏”合金优异、且生产成本低廉,可作为耐磨铜合金和巴氏合金的理想替代材料.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2011(000)005【总页数】2页(P105-106)【关键词】ZA27合金;机械性能;滑动摩擦;耐磨性能【作者】魏周斌;段望春;张兴【作者单位】甘肃省机械科学研究院,甘肃兰州730030;甘肃省机械科学研究院,甘肃兰州730030;甘肃省机械科学研究院,甘肃兰州730030【正文语种】中文【中图分类】TG131 引言锌基合金是以锌为基体，加入一定的Al、Cu及微量的 Mg、Mn、Si、B、Ti、Re 等元素形成的固溶体。

近年来锌基合金的研究和应用得到了长足的发展，其中应用范围最广的就是ZA27合金。

ZA27合金熔点低、铸造、机械加工性能好。

ZA27合金机械性能优异，具有极好的塑性和超高强度，滑动耐磨性能良好，摩擦系数小，对油亲合好，能降低工业噪音和减轻机械振动，价格低廉，可作为耐磨材料和锡青铜、巴氏合金的替代材料。

近年来，ZA27合金发展迅速，应用领域越来越大，可广泛用于各种机械受力、耐磨零件，各类机械的传动易损件，应用于冶金、矿山、机床、轻工等行业，如轴瓦、轴承、滑块、蜗轮、螺母、垫圈、缸套、阀体等，适合各种机械加工方法，成本可大大下降，具有明显的经济和社会效益。

2 ZA27合金的成分与熔炼2.1 ZA27合金的成分ZA27合金的合金代号为:ZZnAl27-3，成分如表1所示。

表1 ZA27合金成分表 /%元素主要成分杂质Al Cu Mg Zn Pb Cd Ti Fe含量(%)25～28 2.0～2.5 0.01～0.02余量＜0.004＜0.003＜0.002＜0.12.2 ZA27 合金的熔炼2.2.1 熔炼材料熔炼材料为一号锌锭(99.99%Zn)、特二号铝锭(99.6%Al)、一号电解铜(99.95%Cu)、一级镁锭(99.95%Mg)、少量变质剂及脱氧剂。

超高机械压力对ZA27合金组织形貌及固态相变的影响1曹修生，李荣徳，曲迎东沈阳工业大学材料科学与工程学院，沈阳（110023）E-mail：caoxiu1982@摘要：在高机械压力作用下制备了小尺寸ZA27合金试样，借助金相分析、X射线衍射、透射等分析手段对高机械压力作用下的 ZA27合金枝晶形貌机理、固态相变进行了研究。

实验结果表明：在5GPa高压下，1500℃时，高压下合金凝固的溶质扩散系数与常压下的溶质扩散系数的比值为D p/D0=6.724×10-4m3/mol, 降低了近四个数量级；压力增加，过冷度增加，在不同过冷度下枝晶形貌明显不同，枝晶形态分别从粗大的树枝晶-细小的树枝晶-粒状-蠕虫状-枝晶臂尺寸明显变细的树枝、雪化状；合金在空气中静置时效数月之后，经透射与X射线衍射分析，确定调幅分解的存在，从XRD衍射曲线上可以看出，调幅分解的发生是从α（111）晶面处开始.关键词：超高压，ZA27合金，过冷度，调幅分解中图分类号：TG219.2 文献标识码：A1 引言当压力达到GPa数量级时[1],合金最终的组织形态与常压条件完全不同。

李荣德等对ZA43[ 2 ]合金进行了高压凝固研究,发现常压下凝固的组织为粗大的树枝晶，在500MPa压力下凝固后树枝晶明显变细，在高压（2.0GPa, 2.5GPa）下凝固后，组织得到了根本性的变化，枝晶变得非常细小，致密，呈“十”字形花瓣状，并且具有一定方向性，在一定区域内二次枝晶相互平行。

另外，于溪凤[ 3 ]等人也发现亚共晶Al-9.21Si合金在3 GPa凝固时,初生α相由常压下凝固时的枝晶变为胞状晶形态, 而过共晶Al-26.6Si合金[4] 在5.5GPa凝固时,由常压下片状变成高压下块状条带。

由此可见,高机械压力作用可以导致合金组织形态发生显著的变化。

因此,研究高压凝固条件对合金组织形态的影响,对于探索高压凝固规律,控制组织形貌进而改善合金的性能等是非常有意义的。

《稀土元素对Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金组织和力学性能的影响》一、引言稀土元素因其独特的电子结构和化学性质，在金属材料中具有显著的影响。

Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金是一种常用的铝合金材料，具有良好的加工性能和机械性能。

稀土元素的添加可能进一步优化这种合金的组织和力学性能。

本文将研究稀土元素对Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金组织和力学性能的影响。

二、实验方法1. 材料准备本实验采用Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金为基础材料，并添加不同含量的稀土元素（如铈、镧等）。

2. 合金制备合金的制备过程包括熔炼、铸造和热处理等步骤。

在熔炼过程中，稀土元素以一定比例加入到合金中。

3. 测试方法采用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜观察合金的微观组织；通过拉伸试验、硬度测试等手段测定合金的力学性能。

三、稀土元素对Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金组织的影响1. 显微组织观察实验结果显示，稀土元素的添加明显改变了Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金的显微组织。

在显微组织中，我们可以观察到细小的稀土化合物相的形成，这些化合物相对合金的组织有明显的细化作用。

此外，稀土元素的加入还能有效地改善合金的晶界结构，使晶界更加清晰。

2. 化合物相分析通过X射线衍射和电子探针等手段，我们发现稀土元素与合金中的其他元素反应生成了新的化合物相。

这些化合物相的存在可以有效地提高合金的硬度和强度。

四、稀土元素对Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金力学性能的影响1. 硬度测试实验结果表明，稀土元素的添加显著提高了Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金的硬度。

这主要归因于稀土化合物相的形成和合金组织的细化。

2. 拉伸性能测试拉伸试验显示，稀土元素的加入显著提高了合金的抗拉强度和延伸率。

这表明稀土元素能够有效地改善合金的塑性和韧性。

此外，我们还发现稀土元素的添加可以降低合金的断裂韧性，从而提高其抗断裂能力。

铸造锌铝合金稀土变质机制的电子理论研究刘贵立*,李荣德(沈阳工业大学材料科学与工程学院,辽宁沈阳110023)摘要:根据分子动力学理论建立了液态锌铝合金ZA27的模型,结合计算机编程构造出了ZA27合金相与液相共存时的原子结构模型,利用Recursion方法计算了稀土固溶于晶粒内和富集于晶界前沿时的电子结构。

由此得出:稀土处于相界区比在晶内更稳定,从而解释了稀土在相内溶解度很小,结晶时富集于相界前沿液体中的事实;稀土处于液态和晶态的结构能差相对于铝较大,解释了稀土在晶界前的富集使晶枝产生熔断、游离、增殖的观点。

原子间的键级积分计算也表明,稀土处于晶界前沿液体中与铝相比不容易结晶到晶体表面,起到阻碍晶粒长大,细化晶粒的作用,这就从电子层次解释了稀土的变质机制。

关键词:金属材料;相与液相相界原子结构模型;Recursion方法;电子结构;稀土变质机制;稀土中图分类号:TG111.1 文献标识码:A 文章编号:1000-4343(2003)05-0554-04近年来,新型铸造锌铝合金由于其优越的机械性能,良好的铸造工艺性能及机加工性能在国内外获得迅速发展[1]。

研究表明,添加晶粒细化剂(变质剂)可进一步改善其塑性、韧性,扩大其应用范围。

常用的变质剂有:Ti和B复合盐,Ti的中间合金或稀土。

Ti和B的变质机理主要是在凝固时它们能形成高熔点的硬相(TiAl3,AlB2,TiB2等),作为相的非自发核心细化了相[2]。

有关稀土的变质机理有两种观点,一种认为与盐类变质剂一样起异质晶核的作用[3];另一种认为稀土在初生相的溶解度很低,凝固时稀土在结晶前沿造成极大的溶质富集,促使枝晶形成缩颈,这样就有利于枝晶熔断,游离,并使晶粒增殖[4]。

以上均是从实验上对稀土元素变质机理进行的探讨。

本文构造出锌铝合金凝固时液固相共存时的原子结构模型,利用实空间的连分数方法[5]讨论稀土在凝固过程中的行为,以期从电子层次研究稀土在锌铝合金中的变质机制。