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快速凝固Al-Fe-Y/La合金组织和性能的研究

董翠粉  
【摘要】: 本文采用真空熔炼、吸铸及单辊法制备了Al-5Fe、Al-5Fe-xY(x=0.6、1.6、3.0、5.0 wt.%)及Al-5Fe-yLa(y=0.5、1.0、1.5、3.0 wt.%)合金的铸锭、亚快速凝固棒材和快速凝固薄带。利用金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、差示扫描量热分析仪(DSC)及硬度计等研究了不同的冷却速度和稀土及添加量对Al-Fe合金组织和性能的影响,重点分析了快速凝固态合金的组织结构、相组成及热稳定性等。 对铸态Al-5Fe合金研究发现,当在合金中分别添加3.0wt%Y和1.5wt%La,Al3Fe相由针状转变为尺寸约为20μm和40μm的球状和花朵状,合金组织得到细化。稀土Y和La的添加,造成界面前沿的成分过冷,降低了Al3Fe相与基体的错配度及界面能,细化合金组织。硬度实验表明,Y和La的添加,使合金的硬度由81HV分别提高到130HV和114HV。 与铸态合金相比,亚快速凝固合金组织明显细化。含Y含量为3.0wt%时,组织中出现了直径仅为5μm的球状相;含La为1.5wt.%时,富铁相仅为7μm左右花蕊状。XRD分析表明,添加稀土Y和La后,亚快速凝固Al-5Fe合金中分别出现了Al6Fe亚稳相和Al11La3相。合金的硬度值也明显高于铸态合金,最高可以达到175HV和140HV,可知提高冷却速度并添加适量的稀土元素,可以有效提高合金性能。 快速凝固合金的组织最为细化,并且析出了弥散分布的二次相。XRD和TEM分析表明,分别为A110Fe2Y和A110Fe2La相。DSC曲线显示,添加稀土Y和La后,快速凝固Al-5Fe合金高温时的相转变温度分别提高了约8℃和5℃。这表明快速凝固增加了过渡族元素Fe及稀土元素Y和La在合金中的固溶度,促进了金属间化合物的形核,抑制了胞晶组织的粗化,从而,提高了合金的热稳定性和力学性能。


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