工艺参数对Al-Zr中间合金中初生Al_3Zr相的影响

以Al-K2ZrF6为反应体系,采用Al热还原法,研究了不同工艺参数对Al-Zr中间合金凝固过程中初生Al3Zr相的形貌、尺寸、数量及分布状态的影响.结果表明:随着熔体反应温度的增加,Al3Zr晶体的形貌由小块状逐渐长成长条状,尺寸增加,数量减少;当温度低于1 000℃,晶体呈现小块状;温度高于1 000℃时,晶体呈现长条状;温度为1 000℃时,晶体呈现块状和长条状的混合态.与使用铁模相比,采用耐火材料模时,Al3Zr相尺寸增大,数量减小.随着K2ZrF6加入量的增加,Al3Zr相的体积分数增多,尺寸更细小,分布更均匀.

Al-Si-Mg-Cu-Zr-Sc合金中初生Al3(Sc,Zr)相的形成和组织细化

采用金相显微镜(OM)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)以及背散射电子衍射(EBSD),研究了含0.2%Zr和0.6%Sc的Al-Si-Mg-Cu-Zr-Sc合金中初生Al3 (Sc,Zr)相的形成及其细化合金铸态组织的机制。结果表明:Al-Si-Mg-Cu-Zr-Sc合金熔体在凝固过程中析出了初生Al3(Sc,Zr)相,由于其与基体的结构和生长取向相近,作为非均匀形核的核心使合金组织显著细化,并使合金铸态组织从粗大的树枝晶转变为细小的等轴晶。初生Al3(Sc,Zr)相以α-Al为核心生长,形成了"α-Al+Al3(Sc,Zr)+α-Al+Al3(Sc,Zr)+…"的偶数层共晶结构。

Al-Cu-0.35Zr铸锭及其均匀化组织分析

利用电磁铸造技术对Al-Cu-0.35Zr合金进行连铸,研究磁场对粗大第二相A13Zr的影响,以达到抑制初生相长大的目的;对铸锭进行均匀化处理,研究高含量的Zr元素在均匀化过程中的析出行为。结果表明,Al-Cu合金在电磁场的作用下晶粒得到了明显的细化;电磁铸造可以增强溶质扩散、提高溶质在α-Al中的固溶度、改善宏观偏析,明显降低粗大初生Al3Zr相的长度、宽度及其偏聚程度。

浇注温度对Al-5Zr中间合金初生Al_3Zr相影响机理研究

基于"固体与分子经验电子理论"(EET),计算了Al-5Zr中间合金熔体的价电子结构参数统计值,构建了高温与低温浇注时铝锆熔体中Al3Zr相的结晶过程模型,研究了浇注温度对Al-5Zr中间合金初生Al3Zr相形貌、尺寸及数量的影响。结果表明:随着浇注温度的升高,Al3Zr晶体的形貌由小块状逐渐长成长条状,平均尺寸增加,数量减少;当温度低于1000℃时,数量较多、A E?值较大的Al-Zr、Zr-Zr原子团簇不断聚集形核,最终形成大量小块状Al3Zr晶体;温度高于1000℃时,数量少、A E?值较大的Zr-Zr原子团簇聚集形核,从而形成数量较少的长条状Al3Zr晶体。建立的模型与实验结果符合较好。

Al-5Zr中间合金初生Al_3Zr相三维形貌及其对浇注温度的依赖性

采用熔盐反应法制备了Al-5Zr中间合金并利用强碱腐蚀获得了初生Al_3Zr相的三维形貌,分析了Al_3Zr相的长大机理,研究了降温过程中浇注温度(1250、1050、950、800℃)对合金中初生Al_3Zr相三维形貌、尺寸及数量的影响,利用JMat Pro软件和面积法分别计算了Al-5Zr中间合金的理论固相率和实际固相率。结果表明:Al-5Zr中间合金中,Al_3Zr相的三维形貌呈现厚板状、薄片状、花瓣状及搭桥状等形貌,这些形貌的形成可以追溯到二维晶核和成分过冷综合作用机制。随着浇注温度降低,Al_3Zr相形貌由薄片状逐渐转化为厚板状,薄片相尺寸减小、数量减少;厚板相尺寸增大、数量增多,两种形貌相的总数量减少。利用JMat Pro软件计算的合金理论固相率与面积法计算的合金实际固相率基本吻合。从合金固相率看,随着浇注温度降低,厚板Al_3Zr相的相对含量增多。

Al-4Zr合金中初生Al_3Zr相生长机制的研究

以Al-4Zr中间合金为原料,通过熔炼得到不同冷却速率的合金试样。利用X射线衍射(XRD)和能谱分析(EDS)确定了初生Al_3Zr相的微观结构,通过扫描电镜(SEM)观察了初生Al_3Zr相的数量、尺寸和二维形貌,使用强碱腐蚀并通过SEM观察到了初生Al_3Zr相的三维形貌,进而研究分析了冷却速率对Al-4Zr合金中的初生Al_3Zr相的影响以及不同冷却速率下初生Al_3Zr相的生长机制。结果表明:随着冷却速率的加快,初生Al_3Zr相的二维形貌由粗大的板条状向细针状转变,数量增加,尺寸减小。由于Al_3Zr相的{001}面为光滑界面,生长速率缓慢,冷却速率低时呈粗大板条状的Al_3Zr粒子三维形貌为厚板状,生长机制为二维晶核生长;冷却速率快时呈细针状的Al_3Zr粒子的三维形貌为薄片流星镖状,生长机制为小平面枝晶生长。