摘 要

 一种使用稀土元...裂纹的方法，属于材料加工技术领域，包括以下工艺步骤：（1）按照重量百分比为Si 17.5%，Ce 1~2%，余量为Al的化学成分选配原料，在氩气保护下在高温电阻炉内熔炼合金，将熔炼合金液浇注到铸铁模具内；（2）在铸锭上切出断面，对断面进行研磨和抛光处理，并用有机溶剂将表面清洗干净；（3）将合金铸锭置于6×10?3Pa的真空条件下，对其表面施加强流脉冲电子束。本发明方法工艺简单，操作方便，添加稀土元素铈后，铝硅合金表面裂纹及熔坑明显减少，对于提高材料表面性能具有重要意义和实用价值。

背景技术

[0002] 稀土是一种有益的元素，加入少量的稀土元素，能够明显地细化材料组织结构。在 激光熔覆加工处理中，引入稀土元素及其氧化物，不仅可以细化处理表面层的组织，还可以 消除表面层的微裂纹，有效地改善材料表面性能。

[0003] 强流脉冲电子束是最近几年发展的一种新型表面改性技术，其作为一种高密度能 量源，在材料近表层附近沉积了大量的能量，并且产生了快速加热和冷却过程，该过程的循 环往复导致了表面复杂的温度场和应力场的产生，进而导致材料组织发生了明显变化。由 于快速熔化或蒸发加热，热应力以及自淬火等过程的产生，导致了表面非平衡结构的形成， 例如纳米晶，非晶，过饱和固溶体，位错及其组态等，这些结构的产生提高了材料的物理和 化学性能。

[0004] 尽管如此，在一些脆性相含量比较多的合金中，如过共晶铝硅合金、钢铁和钴钨硬 质合金中，电子束处理后容易产生明显的微裂纹，它是电子束能量沉积导致合金表面产生 热应力(拉应力）的结果。微裂纹的产生使合金组织中出现缺陷，对材料表面性能的提高产 生不利影响，这也是阻碍强流脉冲电子束技术实际应用的一大问题。因此，消除微裂纹是进 一步提尚材料表面性能的关键。

[0005] 铝硅合金是一种重要的铝合金，它拥有高的流动性和低的收缩率，因而合金具有 优异的铸造性能，主要适用于制造汽缸盖、活塞、变速器壳、传动装置、排气管等零件，拥有 广泛的应用前景。目前国内使用的铝硅合金活塞材料主要为共晶型铝硅合金，其合金组织 由粗大的针状共晶硅和铝基固溶体组成的共晶体和少量的板块状初生硅组成，强流脉冲电 子束处理能够显著细化初生硅及其组织，有利于提高表面性能，但由于脆性相初生硅的存 在，合金表面在电子束处理后产生明显的微裂纹，在一定程度上限制了共晶型铝硅合金的 应用范围。向铝硅合金中添加混合稀土元素是一种有效减少电子束处理后合金表面裂纹的 手段，具有简便易行，工艺简单等优点。