通過添加Al-La中間合金的方式對含多種合金元素的Al-12.35Si合金進行稀土La變質處理,研究La含量（0.1%～0.8%）對其微觀組織及力學性能的影響。結果表明,適量La可以減小長針狀共晶Si尺寸,細化第二相組織,減小初生α-Al二次枝晶臂間距。過量La可引起過變質,致使合金組織粗化。當La含量為0.2%時,Al-Si合金凝固組織變質效果最為理想且其力學性能最佳,抗拉強度從168MPa提高至188MPa,伸長率從0.44%提高到0.53%;隨著La含量繼續(xù)增加,合金強度及塑性下降。 

【文章來源】：特種鑄造及有色合金. 2020,40(07)北大核心

【文章頁數】：6 頁

【部分圖文】：

拉伸試樣

圖2為Al-10La中間合金物相及微觀組織分析。從圖2a可以看出，Al-10La中間合金中存在Al、Al4La兩種相。根據Al-La二元合金相圖可知，Al-La在642℃左右會發(fā)生共晶反應[10]。從圖2b和圖2c可以看出，在Al-La合金基體上有呈羽毛狀均勻分布的纖維狀組織。經EDS能譜分析可知，該組織中Al、La的摩爾比接近4∶1，可確定其為Al4La相，這與XRD分析結果一致。超聲攪拌可確保Al-La中間合金的組織均勻。此外，根據ICP-AES測試的結果，Al-La中間合金中La的實際含量為9.09%�？梢姡谥苽銩l-La中間合金時會損失少量La。因此，以中間合金的形式加入可確保La的添加量更為準確。

為了進一步探究La對共晶Si的變質機理，對1號試樣和3號試樣進行了深腐蝕處理，見圖4。在一般鑄造條件下，當不加入稀土元素時，Si相長大呈小平面生長特征，表現出很強的各向異性長大傾向，沿<112>方向迅速長大成片狀或針狀Si晶體，呈單一方向生長，見圖4a。從圖4b可以看出，當加入La后，共晶Si的生長方向不斷發(fā)生改變，且生長分枝數量不斷增加。La在Al相和Si相中的分散系數非常小，固溶度很低，因此La會在Al相和Si相的界面處有一定的富集，阻礙共晶Si的生長，迫使共晶Si的生長形態(tài)發(fā)生變化。另外，在共晶Si表面處存在著許多原子堆積組成的固有臺階，與共晶Si存在著一定的孿晶位置關系。當加入La變質時，此時La原子從固有臺階側面進入到孿晶凹槽處，從而降低了Si原子擴散至原子臺階與孿晶凹槽的速度，導致共晶Si生長受到抑制，分枝不斷增加，最后使共晶Si生長成為高度集中、扭曲的結構，從而達到了共晶Si變質的目的。過量的La對Al-Si合金變質反而不利，這可能是由于La加入量較多時，La富集速度較快，使Si相固液界面前沿的相成分較早達到多元共晶成分，形成Al-Si-La相化合物，使成分過冷減小甚至消失，從而弱化變質作用[11]。圖4 深腐蝕后試樣的顯微組織

【參考文獻】：
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本文編號：3327931