Al_3Er相在Al-Er合金中的存在形式

采用金属型水冷模铸造制备了不同Er含量的Al-Er二元合金,通过对铸态及均匀化处理后的Al-Er合金的金相观察、电子探针以及透射电镜分析,研究了对不同含量的Er在Al-Er合金中的存在形式及固溶Er在纯铝中的固溶度。结果表明,在本试验条件下Er主要以过饱和固溶体形式以及以Al3Er化合物的形式分布在晶界上,另外Er在铝基体的最大固溶度为w(Er)=0.1%。

Si对Al-Er合金时效行为及析出相微观结构的影响

通过显微硬度计、电导率测量仪和透射电镜等研究了添加不同含量的Si对Al-Er合金在不同温度下的时效行为及析出相微观结构的影响。结果表明:Si含量在0.15%和0.25%时,合金时效过程中无明显时效强化现象,Si含量为0.50%时合金时效强化效果最佳,275℃等温时效72 h时达到硬度峰值(约为40.3 HV0.1),随后迅速下降出现过时效。在时效过程中,从Al-0.04Er-0.50Si合金基体中脱溶出的溶质原子最多,形成更多析出相,提高了合金的硬度,电导率增幅达4.0%IACS。Al-0.04Er-0.50Si合金经过等温时效处理后析出相数密度大大提高,并且析出相结构不再是Al-Er合金中L1_(2)结构的Al_(3)Er相而是转变为PuAl_(3)(HT)型结构的ErAl_(2.8)Si_(0.2)(τ1)相。

Al-Er二元合金的价电子结构与固溶度研究

利用固体与分子经验电子理论(EET),计算分析了Al-Er合金的价电子结构。计算了不同温度下Er在基体铝中的平衡固溶度,同时结合界面前的溶质原子再分配原理,研究了在凝固过程中溶质原子Er的分配问题。结果表明:在Al3Er晶胞中最强Al-Er共价键的共价电子数为0.35798,表明Al-Er之间存在强烈的相互作用,在合金凝固过程中存在较大的形成金属间化合物Al3Er的趋势。固溶体中3种晶胞中最强键键能的关系为:EEr>EAl-Er>EAl。因此Er元素的加入可以提高Al基体的结合强度,从而提高合金的抗高温性能。Er在基体铝中平衡固溶度很低,共晶温度928K下铒的固溶度仅为0.017%,平衡分配系数K约为0.0028<<1,运用sheil模型计算表明当铒含量很低的情况下,凝固过程溶体中也会存在较大的成分过冷,随着凝固过程的进行,固液界面铒原子偏聚与铝结合生成Al3Er,起到异质形核的作用,细化了铸态晶粒组织。

Er在Al-Mg-Mn-Zr-Er合金中的存在形式与析出特征

利用扫描电镜、透射电镜等分析测试手段,研究了Er在Al-4.7Mg-0.7Mn-0.1Zr-0.3Er合金铸态、均匀化态以及冷轧板中的存在形式及析出特征。结果表明,Er在非平衡凝固条件下部分固溶到基体α-Al中,大部分形成初生Al3Er相断续或连续分布在晶界上,Er容易与Mn、Fe元素发生偏聚,但是很难形成Er-Mn金属间化合物;固溶的Er在均匀化退火过程中以次生Al3Er相形式析出;而沿晶界分布的Al3Er相在随后的热处理过程中并不发生分解回溶,它们在热轧、冷轧过程中破碎;冷轧板中的次生Al3Er相与基体保持良好的共格、半共格关系,可以成为合金中有效的强化相。

成分和冷却速度对Al-xEr合金凝固组织的影响

用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析了Al-xEr(x=10、20、30,质量分数,%)合金凝固组织的形貌和相结构。结果表明,在60℃/h的冷却速率下,Al-10Er合金中Al_(3)Er相为L1_(2)结构,尺寸约为200μm,相与相之间以鱼骨状连接。当Er含量增大到30%时,初生Al_(3)Er相呈块状,尺寸约为1 mm。对Al-30Er合金,随冷却速率的降低,初生Al_(3)Er相由轮廓平直的L1_(2)结构转变为轮廓呈波浪状的hR20结构,同时共晶组织由絮状转变成条状。