鑄造鋁合金中稀土細化作用的研究.pdf

1、細化處理能夠有效提高鑄造Al-Si合金的力學性能，目前廣泛使用的Al-3B中間合金細化劑在細化鑄造Al-Si合金時存在兩大問題:一方面不能有效細化硅含量低于4％的Al-Si合金;另一方面會與變質(zhì)元素Sr發(fā)生“毒化”作用，使得變質(zhì)效果與細化效果均被削弱，制約了合金力學性能的提高。大量研究結(jié)果顯示，稀土元素可作為鑄造Al-Si合金的細化劑和變質(zhì)劑，但單獨添加時效果有限，細化機理等也尚未明確。因此，研究稀土元素對鑄造Al-Si合金的細化作用具

2、有重要理論意義和應(yīng)用價值。
　　本文研究了鑄造Al-Si合金中稀土元素La、細化元素B與變質(zhì)元素Sr之間的相互作用。金相組織顯示在Sr變質(zhì)的鑄造Al-11％Si合金中單獨添加La不僅不能有效細化枝晶α-Al，還會削弱Sr的變質(zhì)效果，導(dǎo)致合金的抗拉強度與延伸率下降。而聯(lián)合添加La、B時，與單獨添加B的Al-11％Si合金相比，Sr與B之間的相互“毒化”作用消失，枝晶α-Al尺寸變小、等軸化程度提高，共晶硅變質(zhì)完全，合金的抗拉強度與延

3、伸率提高。金相顯微組織與拉伸試驗結(jié)果均表明，聯(lián)合添加La、B是最佳的細化方法。對聯(lián)合添加La、B的細化手段實施長效性試驗，宏微觀組織均表明細化效果在保溫2h后仍未衰退。對中、低硅含量的鑄造Al-Si合金實施聯(lián)合添加La、B的細化方法，金相顯微組織顯示聯(lián)合添加La、B的細化效果優(yōu)于單獨添加B，合金的抗拉強度和延伸率均有所提高。使用溫度記錄儀實時記錄了合金凝固過程的溫度變化曲線，分析各凝固特征值發(fā)現(xiàn)，聯(lián)合添加La、B引起了初生枝晶α-Al形

4、核溫度的升高、過冷度與再輝溫度的減小，這預(yù)示著熔體中的異質(zhì)形核核心數(shù)量增加;聯(lián)合添加La、B引起的共晶反應(yīng)溫度的降低則預(yù)示著共晶硅變質(zhì)效果的改善。利用SEM及EDS觀察分析合金中的相組成，分析發(fā)現(xiàn)Sr與B之間的“毒化”現(xiàn)象源于的SrB6的形成，熔體中的有效Sr含量相應(yīng)降低，而La的加入阻止了Sr與B之間的反應(yīng)，確保熔體中的有效Sr含量足夠引起共晶硅的完全變質(zhì)。與此同時，在α-Al枝晶的中心處發(fā)現(xiàn)了LaB6顆粒，E2EM模型計算結(jié)果顯示L

5、aB6與α-Al存在兩種可能的位向關(guān)系:(100) Al‖(100) LaB6，[100]Al‖[100]LaB6和(110)Al‖(110) LaB6，[100]Al‖[100]LaB6，表明LaB6具有成為α-Al異質(zhì)形核核心的潛力。利用工業(yè)純鋁、Al-3B中間合金和LaCl3-LiCl鹽熔體混合體系，制備得到了Al-La-B中間合金，XRD結(jié)果表明制得的合金中主要有AlB2、LaB6和Al11La3等相。制備的Al-La-B中間合