生长速度和合金元素对Al-Fe合金凝固过程的影响

发布时间：2020-04-26 20:10

【摘要】： Al-Fe合金是一种新型的轻质耐热合金。普通熔铸Al-Fe合金中存在粗大针状和针片状Al_3Fe化合物,割裂基体,极大地降低了合金强度,限制了合金应用。细化组织是提高合金性能最直接最有效的手段,但到目前为止,Al-Fe合金的许多凝固学问题还不甚了解,组织细化有很大困难。为了搞清Al-Fe合金的某些凝固学问题,本文利用定向凝固技术,研究了生长速度对共晶Al-Fe合金,过共晶Al-5%Fe合金,Al-5%Fe-2%Cr和Al-5%Fe-3%RE合金影响,并对合金元素对Al_Fe化合物的作用机理进行了探讨。 定向凝固温度梯度为75℃/cm时,随着生长速度的增加,共晶Al-Fe合金中共晶Al_3Fe相形态将发生由片状向针片状和针状的转变,同时共晶相细化,共晶片间距尺寸变小。当生长速度V=61.73μm/s稳定生长时,α-Al相主要沿(111)和(220)晶面生长,当生长速度增大到V=103.41μm/s时α-Al相沿(200)晶面生长。生长速度的增加导致固液前沿过冷度增加,从而使固液界面宏观形貌由平面型向胞状型转变。 对于过共晶Al-5%Fe合金,随着生长速度的增加,初生Al_3Fe相的形态经历了由粗大板片状→厚片状→薄片状→分枝片状这一变化过程,同时初生Al_3Fe相片层间距减小。大量初生Al_3Fe相的存在造成共晶Al_3Fe相和α-Al相离异生长,随着生长速度的增加,共晶组织由片状转变成针状。相同生长速度下,加入合金元素Cr后,Cr主要固溶在初生Al_3Fe化合物内,通过原子占位抑制初生Al_3Fe化合物的择优生长,使初生Al_3Fe相形态由粗大板片状、厚片状、薄片状和分枝片状变成块状、片状和圆饼状,初生相明显细化。加入RE后,一方面净化了合金液,阻碍了初生Al_3Fe相的聚集长大;另一方面RE元素为表面活性元素,易于填补在正在生长着的初生富铁相表面的缺陷中,使初生Al_3Fe相组织细化和表面变的光滑,同时共晶Al_3Fe相由片状变成针棒状,宏观上针棒状的共晶Al_3Fe相连接呈网状。
【图文】：

面eseetion彝瓣黝缓b)横截面b)T井口sve晓姆section针片状共晶A13Fe相组织形貌(V=103.41“Inls，d刀orpho】ogyofneedle一1撅eultecticsA卜FeinAI一20/OFe(V二103.41林Injs，dTZd护75℃儿m)

图3.8生长速度对AI3Fe相晶面取向的影响 Fig3.8EffeetsofgrowthratesonthePreferredgrowing一PlaneoftheAI3FePhase图3.9是在液相中出现的正在长大的共晶A13Fe相的形态。该图表明A13Fe相在生长的初期由许多细小的针棒状共晶A13Fe相按一定的方式连接而成。在生长速度很低的情况下，这些按一定方式连接起来的针棒状A13Fe相在a一Al相的挤压下，随着生长的进行，这些针棒状A13Fe相相互生长、接触并焊合在一起，，最终形成片状A13Fe相。当生长速度增加时，界面前沿的过冷度增加，使Al一A13Fe共晶相中领先生长的A13Fe共晶相158]生长前端曲率增加;同时，缺陷(孪晶)[15l的存在又使片状生长的
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TG146.21

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本文编号：2641848