铝合金具有密度小、塑性好、比强度和比刚度高、易于成型、工艺简单、成本低廉等优点,而被广泛应用于民用工业以及航空航天等领域之中。随着社会的进步、工业应用的更高要求,对铝合金的性能要求越来越高,使得科学工作者对铝合金的研究更加深入。近年来,各项研究证明在铝合金中添加微量元素是提高铝合金性能最有效的途径之一,稀土钪是已知的最有效的元素,但其高昂的价格和极少的储量让工业化应用不复存在。本文重点研究另一可替代元素稀土铒对铝合金组织和性能的影响。　　本课题通过成份设计、配料、熔炼和浇铸成型,铸件再经过均匀化退火、热轧、冷轧和固溶时效等一系列处理工艺,主要进行了不同稀土铒的加入量对铝合金在铸态、轧制态、固溶时效态的组织、结构、性能的影响,获得结论如下:　　(1)利用价电子理论,通过对添加稀土Er的6063-Er铝合金熔体原子间的结合键能计算,Al-Er原子的最强共价电子对数为nA=0.35796,比其他原子之间的最强共价电子对数多,即Al-Er原子之间的结合键能相比Er与其他原子之间的结合键能要强,最容易形成Al-Er键;另外Al-Er原子键结合析出Al3Er相的温度为1340K,比Al-Mg-Si-Er合金的凝固温度高很多,故在熔体凝固前就已经有一部分Al原子与Er原子结合优先生成了 Al3Er粒子,而 Al3Er粒子与基体的晶体结构都为面心立方结构,因此 Al3Er粒子非常容易成为6063-Er铝合金熔体凝固过程中的非均质形核,细化晶粒,凝固后Al3Er粒子对6063铝合金基体有固溶强化和弥散强化,提高基体合金的力学性能。　　(2)稀土Er添加对6063铝合金的硬度有很大的提高,当添加0.1 wt.％的稀土Er时,在不同状态下的硬度值提高8%以上,特别是对固溶时效态的基体组织,硬度提高尤为显著,达到19%。随着稀土 Er含量的增加,硬度值继续增大,但其增幅减小。　　(3)稀土Er添加对6063铝合金冷轧态和固溶时效态的拉伸力学性能有很大的提高。当添加0.1wt.%Er时的6063铝合金,其冷轧态的抗拉强度σb增加了17%;屈服强度σ0.2增加了18%;延伸率δ降低了16%。合金经过固溶时效处理后,添加0.1wt.%Er的6063铝合金比没有添加Er的6063铝合金抗拉强度σb增加了19%;屈服强度σ0.2增加了16%;延伸率δ降低了14%。随着稀土Er含量的继续增加,抗拉强度和屈服强度的增幅减小,延伸率降幅减小。当稀土Er的加入量为0.4 wt.%时,性能提高至最大值。冷轧态时其抗拉强度σb增加了25%;其屈服强度σ0.2增加了27%;延伸率δ降低了13.5%;固溶时效态时其抗拉强度σb增加了26%;其屈服强度σ0.2增加了28%;其延伸率δ降低了24%。随着稀土Er含量的继续增加,抗拉强度和屈服强度趋于平缓甚至降低,延伸率降幅减小。　　(4)通过对稀土Er添加的铝合金的拉伸断口形貌分析,冷轧态时断口形貌为韧窝和解理台阶的混合断口。随着稀土Er含量的增加,断口形貌由韧窝为主,少量解理台阶,转化为大量解理台阶为主,韧窝细小、浅显。固溶时效态时断口形貌为韧窝、解理断裂和沿晶断裂的混合断口。随着稀土Er含量的增加,断口形貌逐步由原来的韧窝转化为韧窝和少量的解理断裂、大量沿晶断裂和少量韧窝以及沿晶断裂断口。　　(5)通过对固溶时效后拉伸断口金相组织的分析,断口晶粒大小随着稀土Er含量的增加逐渐变小,当稀土Er含量达到0.4%后晶粒大小变化不明显;试样经过拉伸之后,晶粒都被拉长,但晶粒宽度基本保持不变。这种变化规律与铸态铝合金晶粒大小变化规律吻合。拉伸试验不改变稀土Er对铝合金基体的晶粒变化规律。　　(6)通过对6063-0.4%铝合金XRD衍射图谱分析,检测到Al3Er峰;通过对6063-0.4%铝合金扫描电镜(SEM和EDS)显微形貌能谱分析,基体内分布着一些颗粒,对这些颗粒进行能谱分析发现其含有Al和Er两种元素,按原子比例计算,该颗粒为Al3Er相,结果与XRD衍射图谱分析结果相同,证明了稀土Er添加后确实存在Al3Er相;显微形貌中还发现晶界上也分布着很多颗粒,能谱分析发现其也由Al和Er两种元素组成,这可能是Al-Er的共晶化合物,有待进一步研究。　　(7)对不同稀土 Er含量的6063铝合金进行金相组织分析。在铸态时,随着稀土Er含量的提高晶粒细化越明显。当添加0.1%的Er时,晶粒细化效果最明显;当加入0.4%的Er时晶粒最细小;当继续增加Er至0.7%的6063-0.7Er铝合金,其晶粒与6063-0.4Er铝合金的相差不大,说明当Er含量超过0.4%时随着Er的继续增加,细化作用不明显。铝合金经过均匀化处理、热轧冷轧固溶时效后,其晶粒的变化规律与铸态时相似。　　(8)通过对固溶时效态稀土 Er铝合金的晶间腐蚀试验,发现随着稀土 Er含量的增加,晶间腐蚀程度降低。稀土Er的加入能降低6063铝合金的晶间腐蚀速率。　　(9)通过对固溶时效态稀土 Er铝合金的剥落腐蚀试验,发现随着稀土 Er含量的增加,腐蚀坑越来越小、越来越少。稀土Er的加入能提高6063铝合金的抗剥落腐蚀能力。　　(10)通过对固溶时效态稀土Er铝合金的盐雾腐蚀试验,观察到随着稀土Er含量的增加,铝合金基体被腐蚀的腐蚀坑越来越少、越来越浅。稀土 Er的加入能提高铝合金的抗盐雾腐蚀能力。　　(11)在3.5%的NaCl盐溶液电化学腐蚀试验中,没有添加稀土Er的6063铝合金的自腐蚀电位最高,自腐蚀电流最大,而随着稀土 Er含量的增加,其自腐蚀电位和自腐蚀电流降低。添加稀土Er含量为0.6%的6063铝合金其腐蚀速率为6063铝合金腐蚀速率的1/71.4。稀土Er的加入能降低6063铝合金的电化学腐蚀速率。　　(12)通过对6063铝合金导电性能的测试,发现随着稀土Er量的增加,导电性能提高,当Er为0.1%时达到最大值,之后随着稀土含量的增加而逐渐降低;人工时效时间对6063-Er铝合金的导电性能有一定的影响,随着时效时间的延长,导电性能提高,当时效时间为5小时时达到最大值,之后随着时效时间的延长而逐渐降低。