為改變Al-Si合金中第二相的尺寸、形貌及分布,改善合金的電學(xué)和力學(xué)性能,選用稀土元素Er作為合金化元素,制備了Al-4Si、Al-4Si-0.2Er合金,探究了稀土Er及均勻化處理對擠壓態(tài)Al-4Si、Al-4Si-0.2Er合金顯微組織及電學(xué)、力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:稀土Er有利于促進(jìn)固溶態(tài)Si的析出且形成新相Er Si2,增加了合金中第二相數(shù)量,彌散強(qiáng)化效果明顯,提高了合金的力學(xué)性能,且導(dǎo)電率保持穩(wěn)定。均勻化處理工藝為540℃×1 h爐冷的Al-4Si-0.2Er合金綜合性能較強(qiáng),均勻化處理促進(jìn)了第二相的析出,同時減小了第二相尺寸,使其以顆粒狀彌散分布,Al-4Si-0.2Er合金的導(dǎo)電率由擠壓態(tài)的51.61%IACS提高至56.44%IACS,提高了9.4%,爐冷過程導(dǎo)致了合金的力學(xué)性能略有下降,抗拉強(qiáng)度為87.80 MPa,伸長率為35.9%,硬度為36.00 HV0.3。 

【文章來源】：金屬熱處理. 2020,45(08)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

均勻化處理前后Al-4Si-0.2Er合金的XRD圖譜

圖2是Al-4Si-0.2Er合金經(jīng)540℃×1 h均勻化處理后的背散射SEM圖及各點(diǎn)對應(yīng)的EDS分析圖譜。由于原子序數(shù)越大背散射電子越亮，而合金中各元素原子序數(shù)由大到小依次為:Er、Si、Al，所以圖2(a,b)中白亮色部分是含Er的第二相，以短棒狀、顆粒狀分散在基體中，灰色塊狀物是共晶硅相，其余部分是#-Al相。結(jié)合EDS分析，點(diǎn)A的Al、Er原子比是4.43(圖2(c))，略大于Al3Er的原子比3，因?yàn)槭艿交wAl的影響，導(dǎo)致Al含量偏高，結(jié)合XRD結(jié)果(圖1)，可以認(rèn)為該顆粒狀白色第二相是Al3Er相。點(diǎn)B的EDS顯示以Al、Si元素為主，幾乎沒有Er元素(圖2(d))，可以認(rèn)為該灰色顆粒相是共晶硅相。點(diǎn)C的Er、Si原子比是0.4(圖2(e))，接近ErSi2的原子比0.5，結(jié)合XRD結(jié)果(圖1)，可以認(rèn)為該棒狀白色第二相是ErSi2相。圖3是均勻化處理前后的合金顯微組織。圖3(a)是擠壓態(tài)Al-4Si合金的顯微組織，經(jīng)變形后共晶硅被擠碎，呈有棱角的短棒狀、顆粒狀，部分尺寸較小的顆粒有偏聚現(xiàn)象。Al-4Si合金經(jīng)500℃×1 h均勻化處理后(圖3(c))，共晶硅相數(shù)量明顯增多，多為顆粒狀和不規(guī)則多邊形狀，短棒形態(tài)消失，小顆粒附著在大顆粒周圍，仍有偏聚現(xiàn)象。Al-4Si合金經(jīng)過540℃×1 h均勻化處理后(圖3(e))，組織中共晶硅相顆粒尺寸略有增大，但尺寸不均，呈彌散分布，偏聚現(xiàn)象消退，顆粒邊緣的棱角鈍化。

圖3(b)是擠壓態(tài)Al-4Si-0.2Er合金的顯微組織，與擠壓態(tài)Al-4Si合金相比，加Er后合金組織有所變化，合金第二相數(shù)量明顯增加，存在偏聚現(xiàn)象，此時合金內(nèi)部的第二相主要由共晶硅相、ErSi2相和Al3Er相組成。Al-4Si-0.2Er合金在500℃×1 h均勻化處理后(圖3(d))，第二相顆粒尺寸略有增加，多呈短棒狀、顆粒狀，且尺寸不均，偏聚現(xiàn)象消失，呈彌散分布。當(dāng)均勻化處理工藝為540℃×1 h時(圖3(f)),Al-4Si-0.2Er合金組織中第二相顆粒尺寸減小，均勻彌散地分布在基體中。組織中有少數(shù)尺寸相對較大的顆粒，是經(jīng)過擠壓被擠碎的共晶硅高溫后的粗化效果。均勻化處理溫度升高，導(dǎo)致溶質(zhì)原子Er、Si在基體中的固溶度升高，這些溶質(zhì)原子在保溫的過程中充分固溶到基體中，隨后的爐冷過程中以富Si第二相的形式逐漸析出，降低了基體中的Si、Er原子的固溶量，進(jìn)而凈化基體。綜合來看，添加稀土Er可增加合金第二相的種類和數(shù)量。擠壓態(tài)Al-4Si、Al-4Si-0.2Er合金，經(jīng)過均勻化處理后，組織更加均勻，第二相多呈顆粒狀，彌散分布，尺寸較小，含Er的第二相在經(jīng)過540℃×1 h均勻化處理后，析出效果更佳，細(xì)小而彌散的分布在基體中。2.2 試驗(yàn)合金的導(dǎo)電性及力學(xué)性能

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]RE對Al-Si-Cu壓鑄鋁合金組織與性能的影響[D]. 張銀帥.西安理工大學(xué) 2017
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本文編號：3064249