稀土元素铒er对高纯铝组织和性能的影响

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1、摘要课题组前期研究结果表明，稀土元素Er可以明显改善A1．5Mg、A1．Zn．Mg、A1．Mg．Mn和A1．Li等合金的组织与性能。但微量Er在纯铝中的存在形式和作用机制，对高纯铝组织结构影响的变化规律，特别是A13Er粒子形核生长机理并不清楚。本文采用传统的铸锭冶金法制备了含Er量不同的A1．Er合金，借助硬度测试、电阻率测试、金相显微组织观察、扫描电镜与能谱分析、电子探针以及透射电镜等分析测试手段，研究了不同含量Er对纯铝在不同状态(铸态、均匀化退火态)的力学性能及相应微观组织的影响，深入分析了Er在合金中的存在形式

2、、对合金组织的细化与强化机理、及A13Er相的生长机制。结果表明：不同含量的Er可不同程度的影响纯Al铸态晶粒大小，硬度及电导率。Er可以细化纯铝的晶粒，而且晶粒细化效果与其含量有关，Er含量越高，晶粒越细，电阻率下降越明显。添加O．4％的Er元素时，能使合金获得导电率和强度的最佳组合。另外，Er在纯灿中主要以A13Er金属间化合物的形式在晶界或晶内，通过EPMA观察和区域定量分析，SEM、TEM观察分析，同时结合AI．xEr合金的硬度和导电性能，可以得出在本实验条件下，Er在纯Al中的最大固溶度可以达到O．1％左右。A

3、1．xEr合=金在280℃，375℃，470℃以及510"C温度下长时间均匀化处理，合金的硬度和电阻率都随着均匀化时间的延长而下降，在热处理30小时后趋于稳定。在各个温度长时间均匀化热处理的过程中，都没有发现A1．Er金属间化合物及次生A13Er相有明显的长大，说明在均匀化过程中A13Er相有较好的热稳定性。A1-xEr合金的主要强化机制是细晶强化和固溶强化，第二相强化占次要位置。此外，本文还对L12型的A1．Er一次析出相的生长模型进行推测，认为液相中一次析出相以中心为核心，然后向四周以管状方式生长，而各个方向的生长速

4、度不一样，结果就得到舢3Er的瓣状结构。过饱和固溶体分解析出的二次析出相则随着热处理时间的延长而发生变化，由一开始的正方体向阿基米德多面体转变，但粒子大小基本不变。关键词高纯铝；微量Er：A13Er；析出；生长ABSTRACT曼鼍曼曼曼舅曼曼曼皇皇曼曼曼皇鼍曼皇寡--曼--曼曼曼!．．!l—Illl；l皇皇曼曼!曼鼍曼曼曼皇皇曼曼曼鼍ABSTRACT111oRrgroupearlierresearch，therare．earthelementofErwasprovedtohavepositivee艉ctSonthestr

5、uctureandpropertiesofA1·5Mg、A1一Zn—Mg、A1．Mg．MnandA1-Lialloys．However,theexistingformofEranditsinfluenceonmicrostruc廿ue，especinly,thenucleationandgrowthprocessofA13Erphasearenotclaritied．Inthisthesis，A1一EralloyscontainingdifferentpercentofErwerepreparedwithconventi

6、onalcastprocessing．Bymeansofhardnessmeasurement，resistivitytest，opticalmicroscopy(OM)，scanningelectronmicroscopy(SEM)，energydispersivespectroscopy(EDS)，electronprobemicroanalysis(EPMA)andtransmissionelectronmicroscopy(TEM)，e侬：ctofEron血crostructureandmechanicalpro

7、pertiesofAI-Eralloysunderdifferentstates(as．cast，homogenized)wereinvestigated．TheexistingformsofErinA1-Eralloy,thestrengtheningmechanism，thegrainrefinementmechanismandthegrowthmechanismofA13Erphasewerethoroughlystudied．Theresultsareasfollows：theadditionofdifferen

8、tcontentErWasfoundtohavedifferentimpactsonthegrainsize，hardnessandresistivityofascastalloy．Ercallrefinegrainsizeofpurealuminumandtheeffectofgrainrefinementisre