Al-Er合金中Al_3Er相的形成及演化

采用金属型水冷模铸造制备了不同含铒量的Al-Er二元合金,通过对铸态及均匀化处理后实验合金的金相观察、电子探针(EPMA)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,在本实验条件下铒元素以过饱和固溶体形式存在于α-Al中和以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0.1%(质量分数)。

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对AC7A铝镁合金铸态组织和力学性能的影响

采用铸锭冶金法制备AC7A铝镁合金和添加稀土的AC7A合金,通过金相显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)分析和力学性能测试,观察分析了稀土Er元素在AC7A铝镁合金铸态组织中的存在形式及其含量对力学性能的影响。结果表明,稀土Er元素除了固溶在α-Al基体中,还会析出大量的初生Al3Er相。这些析出相在合金结晶时可以作为α(Al)的非均匀形核质点,降低形核功,明显细化铸造组织,使得AC7A合金的力学性能有一定程度的提高。