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《稀土元素在al_mg合金中的分布及对结晶组织的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、‘第卷第期中国稀土学报!!∀年!月稀土元素在#∃一%&合金中的分布及对结晶组织的影响王武舒光冀何德坪∋东南大学材料科学与工程系南京(∀∀),应川控制凝固技术研究了定向凝固条件下#∃一%&合金的凝固过程并着重考察了稀土在合金中的分布及对结晶组织和枝晶间距的影响。结果表明,微量稀土元素不溶于戊一#∗,而多在枝晶边界富集+加人稀土元素增大了合金熔体的组成过冷,较显著地影响合金的结晶形貌,并使枝晶间距减小。。,#∃一%&合金作为防锈材料已得到广泛应用研究发现加人稀土元素可使材料的塑性变形抗力减小,材料的综合力学性能和表面光亮度提高。为了探索稀土元素的作用机制,本文采用受控
2、凝固方法着重研究合金的单向凝固特性,考察其凝固过程中晶体生长方式及稀土元素的影响。一、实验方法原材料选用高纯铝锭#,,,∋−!.!/),高纯镁锭∋−!.!0/)以及条状∋中.一.,122混合稀土金属∋34−56/杂质7(/)。将铝锭在石墨增祸电阻炉内熔化,过热至1。,,∀℃后依次加入镁和稀土为减少合金液氧化和镁等元素的烧损在熔液表面加复盖剂并加入微量脱氧能力较强的金属元素。合金液充分搅拌后浇铸成中086∀22棒料,车削。。,至中(96∀22备用各试样的合金成分根据实验要求配制增祸材料为刚玉尺寸为外9。中09中内((∀22合金的凝固实验在自制的单向凝固装置上进行。
3、实验开始,将柑祸升至凝固炉内并使柑。达到热稳定后,启动机械传动系统使增祸以一定速率下降,祸内试样熔化并同时加强对增祸底部的冷却,使试样自下而上单方向结晶生长。使用液淬法获得所需时刻的固一液界面及组织形态。在不同的凝固条件下,合金的凝固生长方式不尽相同。对于具有非小面生长特性的二元单相合金,假设溶质元素在固相无扩散,液态有限扩散、无对流,则在凝固过程进入稳态,〔’〕:后保持平界面前沿凝固的条件为。;<=>−一2<3∋∃一?)=?≅<<,,<,。其中;为固一液界面处液体中的温度梯度>为凝固生长速度2为液相线斜率3为合金成分,?为溶质平衡分配系数,≅<为溶质在液相中的扩散系数
4、。近似取2<6!(,Α=Β,.∋(,,<一6又一,ΑΕΦ‘,〕,一Χ,?一∀5(0并取Δ∀2=则可求得不同溶质含量时保持平界面所需的临界;<=>值。对于不同成分的合金,根据各自的实验要求选取如∃。表所列的凝固参数稀土元素在#∃一%&合金中的分布及对结晶组织的影响(6表凝固参数的选取凝固参数凝固,·;=>临界值℃Γ=Α2Ε合金成份,,,·;<℃=42>Α2=6;<=>℃Γ=42方式.86885#∗一∀6/%&∀.∀0∀5叹Η∀5,1∃,科!乃0一∀平界面..0(8∀66石Γ8∃,一51刀Γ8∃,5#∗一∀/%&胞状,.1(56火∀668一。一(!18∀5#∗一5
5、6/%&树枝状二、实验结果与分析∋一)稀土元素在合金中的分布.,<·Φ“,配制的合金成分为#6/%&当;=>值为(.!18∃扩℃=时试样以树枝晶∗Ι5Α2.。∀∀.0Β,方式结晶生长在各炉次的试样中分别加人和Χ/>ϑ采用日立Φ一6∀电子显微镜和.—。,ϑ≅#Ε一&∃,9射线能谱仪对各试样的树枝晶组织进行微区成分分析结果表明在>ϑΚ∀,,和∀.0ΒΧ/的试样中树枝晶的主干中心部位及枝晶中心部位都未检出稀土元素而在枝晶端,.((.Β。部前面的液相中稀土含量高于合金的平均加入量∋分别为1∀和1!Χ/)在枝晶边界,..。处发现钵元素大量富集其含量分别为(和((1ΒΧ/这说
6、明稀土元素基本不溶于,,犷#∃在合金凝固过程中固液界面前沿的液相中有稀土元素的富集而在已全部凝固的部位,稀土元素都存在于枝晶边界处。∋二)稀土元素对合金凝固方式的影响..以#∃Λ6/%&、#卜∀/%&和#∃一6/%&三种合金为基,分别加入不同量的稀土元,·,.<Ε。素控制;=>一!.∀08∀Χ6=Α∃Δ#∃刁6/%&合金试样以平界面方式结晶生长图∃Μ为其固液界面的金相照片,图中界面并非绝对平坦,而是呈现一些类似正弦曲线的波动,这可能是由于系统内部或外部的微扰动所致。在相同的凝固条件下,该成分的合金中加入.,∀。,ΓΒΧ/>ϑ后其固液界面如图∃Ν所示此时界面的结晶方式已
7、失稳结晶组织为顶端较为平坦的柱状晶。·,.<5ΓΕ。当;=>为1.∀68∀℃=时#∃一∀/%&合金以胞状方式凝固结晶在不加稀Α∃Δ,固,,土的情况下液界面处的结晶组织如图Α所示固相为较规则的胞晶组织胞晶顶端圆,.。ΓΒ,整且较平齐地向液相中生长当加入∀Χ/>ϑ时其结晶组织产生较显著的变化∋见图∃Ο)。此时合金胞状生长方式受到干扰,胞晶端部和侧面都产生了分叉和分枝,凝固方式介于胞状和树枝状二者之间。·,.<5ΓΑ“。当;=>Κ(.!1‘∀℃=2时#∗一56/%&合金以树枝晶方式凝固生长图(∗.&,为不同稀土添加量的#一56/%合金的显微组织
