稀土鑭—A356鑄造鋁合金地方標準的編制說明

【摘 要】 本文對稀土鑭-A356鑄造鋁合金地方標準進行了編制說明，其內容包括制定標準的原則和依據以及技術內容和指標等。

【關鍵詞】 稀土鑭-A356鑄造鋁合金 地方標準 編制說明

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2016.07.002

隨著汽車工業的發展，鋁合金輪轂也在迅速發展，與鋼質輪轂相比，鋁合金輪轂具有重量輕、質量好、美觀實用、節省油耗等特點[1]。A356鋁合金是含Mg的鋁硅鑄造合金，用該合金制作的鑄件具有較好的力學性能。A356鋁合金被廣泛用于汽車、摩托車輪轂制造領域，是一種具有很大發展前途的鋁合金。但是，A356鋁合金中的共晶硅呈粗大的針片狀，嚴重割裂鋁基體，在硅相邊緣處引起應力集中，使合金變脆、性能變差。所以，在A356鋁合金中加入稀土元素鑭，可以使共晶硅由針片狀細化成顆粒狀，改善合金的組織結構和性能[2，3]。稀土鑭-A356鑄造鋁合金標準的評定對鑄件的質量控制具有十分重要的意義。目前，我國一直沒有稀土鑭-鑄造鋁合金的標準，為保證鑄件質量的可靠性，應建立稀土鑭-鑄造鋁合金標準，對稀土鑭-鑄造鋁合金的指標進行評定。通過實施本項目，填補該行業內的空白，對促進新型鋁合金材料的應用提供有力的技術保障。

1 主要起草過程

為完成編寫工作，項目組開展了國家標準、行業標準資料的收集工作，組織有關專業技術人員對所收集的資料進行綜合分析，明確了標準制定的進度安排和任務分工、編制標準的工作計劃及技術路線。在對所收集資料綜合分析研究的基礎上，結合我們對前期樣品進行分析以及后期的條件試驗，確定了標準的技術內容，在對合金進行Si、Mg、Ti等主要元素分析的基礎上增加了對合金元素La的檢測要求，同時進行了力學性能實驗，這樣既了解稀土La的含量，又了解合金的力學性能，從而保證了該新型合金材料的理化性能。另外，還對稀土鑭-A356鑄造鋁合金樣品進行成分分析試驗工作。

2 制定標準的原則

（1）科學性原則。在對標準的主要技術條件進行實驗以及合金中Si、Mg、Ti等主要元素分析檢測數據的基礎上，參照相關國家標準確定本標準條款、技術參數等。

（2）適用性原則。本標準中技術指標的規定注重合金中的鑭含量，有效保證了合金的可靠性和適用性。

（3）規范性原則。本標準嚴格按GB/T1.1-2009《標準化工作導則 第1部分：標準的結構和編寫規則》給出的規則進行起草，文本格式規范。

2 制定標準的依據

在相關標準資料中，經過反復研究、對比分析，并參照GB/T 8733-2007《鑄造鋁合金錠》等標準而提出本標準的主要技術條款。

3 與有關現行法律、法規和標準的關系

該標準符合相關國家、行業標準的有關規定，能與現行有關法律、法規相銜接。由于國內無此類標準，因此，與相關國家、行業標準無沖突。

4 主要內容

4.1 標準名稱

由于稀土鑭對鑄造鋁合金中共晶硅作用比較明顯，只要加入千分之幾的稀土鑭，就能使共晶硅由粗大的針片狀變為細小的顆粒狀，能夠較好地改善鑄造鋁合金的顯微組織。因此，確定“稀土鑭-A356鑄造鋁合金錠”為本標準名稱。

4.2 標準格式

標準共分為7章，第1章范圍，第2章引用文件，第3章技術要求，第4章試驗方法，第5章實驗規則，第6章標志包裝、運輸和貯存，第7章，訂貨單內容。

4.3 適用范圍

本標準適用于稀土鑭-A356鑄造鋁合金。

5 主要技術指標

技術指標是標準中的重要體現，是標準先進性、創新性的重要標志，因此，技術內容的指標是標準的核心。在標準的設置中，應合理安排主要技術指標和參數，注重內容豐富而不重復，各章節的技術指標相互關聯和一致。

5.1 化學成分

化學成分主要從兩方面著手，一是參照國家標準GB/T 8733-2007《鑄造鋁合金錠》，制定了稀土鑭-A356鑄造鋁合金錠的Si、Mg、Ti的主要成分范圍：Si：6.50%～7.50%，Mg：0.20%～0.45%，Ti：0.08%～0.20%。二是通過對合金的力學性能進行試驗，得到當稀土鑭（La）的加入量在0.3%左右時，合金的力學性能較好，見表1。這主要是由于當稀土鑭的加入量為0.1%時，合金顯微組織中的共晶硅存在著針片狀，合金強度較低，為86.02MPa；當稀土鑭的加入量為0.3%時，共晶硅轉變為顆粒狀，合金強度較高，為108.71MPa；當稀土鑭的加入量上升到0.9%時，合金的強度大幅度下降，只有52.62MPa，這主要是由于合金顯微組織中有較大顆粒稀土鑭相析出的結果[4]。因此，我們取La=0.25%～0.35%作為列標的依據。根據以上分析，其稀土鑭-A356鑄造鋁合金錠的化學成分應符合表2的規定。

表1 稀土鑭的加入量對鑭-A356鑄造鋁合金 力學性能的影響

表2 稀土瀾-A356鑄造鋁合金的化學成分

5.2 外觀要求

標準中規定了鑄錠表面應整潔，不允許有外來雜物、飛邊、毛刺，但允許有輕微的夾渣及修整痕跡或因澆鑄收縮而引起的輕微裂紋存在。

5.3 試驗方法

（1）稀土鑭-A356鑄造鋁合金按GB/T 20975.5《鋁及鋁合金化學分析方法第5部分：硅含量的測定》和GB/T 20975.5《鋁及鋁合金化學分析方法第25部分：電感耦合等離子體原子發射光譜法，鈦、鎂、鑭含量的測定》進行了試驗。

（2）鑄錠的表面質量用目視進行檢查。

（3）稀土鑭-A356鑄造鋁合金的機械性能（包括抗拉強度、伸長率、布氏硬度）的試驗按照GB/T 228《金屬材料室溫拉伸試驗方法》和GB/T 231.1《金屬材料，布氏硬度試驗第1部分：試驗方法》標準中所規定的方法進行。

5.4 合金成分分析試驗

根據《稀土鑭-A356鑄造鋁合金錠》項目任務書的要求，項目組采用新的工藝，成功地制備出稀土鑭-A356鑄造鋁合金樣品，并對合金樣品進行分析測試，通過分析試驗，不僅分析出合金中的Si=6.89%、Mg=0.26%、Ti=0.16%，而且也分析出稀土La=0.31%（見表3），從而證明制備出稀土鑭-A356鑄造鋁合金樣品，為標準的制定打下了良好的基礎。

表3 稀土鑭-A356鑄造鋁合金樣品的成分

6 結束語

鑄造鋁合金的標準化是現代鋁工業的重要組成部分，制定稀土鑭-A356鑄造鋁合金地方標準就能使該新型合金體系更加完善和具有實用性。本標準對稀土鑭-A356鑄造鋁合金的生產具有較強的指導作用，這將形成完善規范的稀土鑭-A356鑄造鋁合金標準，為產品質量控制提供技術保障，對提高稀土鑭-A356鑄造鋁合金的產品質量有積極的促進作用。

參考文獻

[1]朱利民.汽車鋁輪轂先進制造技術[J].輕金屬，2008，（3）：51～54.

[2]胥鍇，劉政，劉萍.稀土在鋁及鋁合金中的應用現狀與展望[J].有色金屬加工，2005，34（5）：10～14.

[3]段海麗，張恒華，邵光杰.鑭對A356鋁合金變質及其機制的研究[J].中國稀土學報，2005年，第23卷，（增刊）：94～98.

[4]閆洪，曹瑞珂.稀土元素鑭對A356.2鑄造鋁合金顯微組織的影響[J].理化檢驗-物理分冊2016，52（4）：231～234.

作者簡介

閆洪，教授級高級工程師，主要從事金屬材料的研究。

于毅濤，高級工程師，主要從事分析工作。

馮紹棠，工程師，主要從事金屬材料的研究。