初生富Mn相的组织调控及其对耐热铝合金力学性能的影响

发布时间：2020-08-05 21:23

【摘要】：本文以Al-12 wt.%Si-4 wt.%Cu-2 wt.%Mn新型耐热铝合金中粗大的初生富Mn相为研究对象,通过控制凝固冷却速度、添加Al-2La-1B中间合金细化剂以及添加合金元素Cr对初生富Mn相进行了组织调控。使用OM、SEM-EDS、TEM-EDS/SAD、DSC以及拉伸实验等分析测试手段研究了不同形态初生富Mn相的结构特征以及初生富Mn相组织调控对合金力学性能的影响。通过控制凝固冷却速度,研究了凝固过程各阶段的初生富Mn相的晶体结构特征和相的出现顺序以及冷却速度对两种不同初生富Mn相的形成过程的影响。结果表明,该系合金在凝固过程中会出现的两种迥异的初生富Mn相,一种是细杆状Al_(13)Mn_4Si_8相(简单四方结构,a=b=1.240nm,c=0.489nm),另一种是树枝状Al_(15)Mn_3Si_2相(简单立方结构,a=1.253nm)。首次发现并确定了Al_(13)Mn_4Si_8相。通过液淬实验组织观察证明了两种初生富Mn相之间存在包晶反应:L+Al_(13)Mn_4Si_8→Al_(l5)Mn_3Si_2,并且发现该反应受冷却速度影响很大,快的冷却速度抑制该反应,而慢的冷却速度促进该反应。利用E2EM模型预测了LaB_6相与初生Al_(13)Mn_4Si_8相之间的位向关系,并考察了添加1.0 wt.%的Al-2La-1B中间合金细化剂对合金中初生富Mn相组织特征以及力学性能的影响。结果表明,LaB_6相与初生Al_(13)Mn_4Si_8相之间具有良好的位向匹配关系,前者可作为后者的有效形核基底。1.0 wt.%的Al-2La-1B中间合金的添加将合金中出现的初生富Mn相全部细化为短杆状或块状Al_(13)Mn_4Si_8相,并且抑制了包晶反应的进行。但组织调控后合金力学性能并未得到改善。系统考察了Cr的添加(0.5 wt.%,1.0 wt.%,1.5 wt.%)对合金中初生富Mn相组织特征和力学性能的影响。结果表明,添加Cr能促进包晶反应,并且使Al_(l5)Mn_3Si_2相得到明显细化。Cr含量为1.0 wt.%时合金的强度达到最大,常温和350~oC高温抗拉强度分别为279MPa和106MPa,但当合金中Cr含量增加到1.5 wt.%时,合金中的铸造缺陷明显增加,力学性能下降。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG146.21
【图文】：

晶格结构

绪论的研究主要集中在制备工艺和细化现象的研究上。Li et al[89]通过熔体反应制备 Al-3LaB6中间合金，并研究了不同反应温度对颗粒的影响，发现随着反应温度的增加 LaB6颗粒尺寸增加，并且反应中未出现其他的相。他们还研究了不同形态的 LaB6颗粒对合金高温力学性能的影响，发现当向 A3金中添加 3.0wt.%的 Al-3LaB6时，合金在 300oC 下高温下的力学性能达到最优。同据 LaB6颗粒与 -Al 相之间具有相似的晶体结构和晶格常数（图 1-1 所示），利用 E2E型计算了 LaB6颗粒与 -Al 之间的位向关系，并通过在 720oC 时向工业纯铝中添加 t.%的 A-5LaB6，发现 -Al 被细化成细小等轴晶，证明了 Al-La-B 中间合金对 -Al良好的细化效果。他们还指出 LaB6颗粒具有良好的热稳定性，在 2700oC 下仍能稳在[90]。

示意图,技术路线,试验方法,示意图

技术路线示意图

流程图,铝合金熔炼,除气装置,真空

实验室用铝合金熔炼及真空静置除气装置[49]

【相似文献】