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稀土元素La对2024铝合金组织与性

能的影响

内蒙古科技大学内蒙古包头014010

包头钢铁职业技术学院内蒙古包头014010

鄂尔多斯市特种设备检验所内蒙古包头014010

摘要：采用添加Al-La合金制备了La含量为0.2wt.%、0.4wt.%、0.6wt.%和

0.8wt.%的四种2024铝合金，采用金相显微镜对合金的微观组织进行观察，采用

显微维氏硬度计和万能试验机对合金的硬度和室温力学性能进行了测定，采用电

化学工作站对合金的耐腐蚀性能进行了评价。结果表明：添加稀土元素La能有

效细化2024铝合金的显微组织、提升显微硬、室温抗拉强度和耐腐蚀性能，La

含量为0.6wt.%的合金具有

优良的综合性能。

关键词：2024铝合金；稀土镧；晶粒细化；

引言1

2024系列铝合金由于其强度高（抗拉强度σb≥390MPa）、低重量比、耐热

性好等优点，主要用作飞机上的骨架零件、蒙皮、隔框、翼梁、铆钉等航天器上

要求承受高循环载荷的结构件，经过多年发展已经成为航空工业中使用最为广泛

的硬质铝合金材料之一。因此，2024系列铝合金在高强度、轻质材料领域的地位

尤其显著[1～5]。

2024合金板材不易阳极化，难以在外层形成致密的阳极化膜，因此要外层包

铝应用，包铝层因钝化获得良好的抗蚀性能，而内里2024合金提供了足够高的

强度，因此它在航空航天方面有着比其他硬铝型合金板材更为广泛的应用。此外，

2024合金热强性最好，这对于在高温下服役的材料非常重要。2024耐蚀性一般，

可以通过添加稀土元素细化晶粒，提高力学性能及耐蚀性。

有研究向ZAl205A添加LaO和PrO，利用正交试验，优化添加量，可将

xyxy

ZAl205A的抗拉强度提高至580MPa，而且延伸率还保持在10%以上。通过深入分

析同时添加LaO和PrO对ZAl205A组织和性能的影响机制，得出结论，加入

xyxy

LaO和PrO稀土氧化物，能够细化α-Al晶粒，使θ′（CuAl）析出相的形态

xyxy2

与分布发生变化，并在晶界处产生了Al-Re-O的物相钉轧位错。其中，θ′

（CuAl）析出相形态和分布的变化是提高材料性能的关键[6,7]。可以通过添加

2

CeO细化2024铝合金的铸态以及退火热处理后的组织，也能和Al、Cu生成AlCe

23

新相和CeCu新相，组织的细化和新相的析出沉淀能显著提升2024合金的抗拉强

度及屈服强度[8]。添加稀土元素Y能将2024合金的二次枝晶的相互距离明显减

少。稀土元素或者稀土氧化物的添加还可以提升2024合金的抗腐蚀性性能和抗

氧化性能[9]。

2024系列铝合金的熔炼过程中添加微量稀土能有效改善合金的微观组织结构，

细化晶粒，弥散强化等，稀土元素还能很好的除气、除渣、净化铝液、变质处理

及微合金化，能降低铝铸锭和铝铸件的含气量、减少其中的氧化夹杂物以及消除

铸锭、铸件的表面裂纹，提升铝合金的强韧性、增强抗腐蚀性和提高疲劳极限等

综合性能。我国是一个稀土资源相对丰富的国家，研究稀土在2024铝合金中的

[10]

应用意义尤为重要。

1试验材料和方法

1.1试验材料

本实验选用的是国内某金属材料有限公司生产的2024铝合金和纯度为La-

10wt%的Al-La合金，2024铝合金化学成分如表1所示。

表12024铝合金化学成分

Table1