半固态A356-Nd合金中Nd_XAl_Y化合物对凝固组织细化的影响

研究了Nd对半固态A356铝合金凝固组织细化的影响。在铝熔体中随着Nd添加量由0.1%～0.8%变化,会先后生成NdAl_2、NdAl_3、Nd_3Al_(11)、NdAl四种稀土铝化物,并且按照(块状-小豆状)-(颗粒状-短棒状)-(针状-条状)-(板状)进行形貌演变。通过不同维度的错配度计算,在形核基底(Nd_XAl_Y)与初生相的不同匹配关系里,Nd_XAl_Y按照NdAl_2(半共格)-NdAl_3(11.53%)-Nd_3Al_(11)(6.13%),依次呈现出有效形核-中等有效形核-(接近)最有效形核的特质,因此NdAl_2、NdAl_3、Nd_3Al_(11)均可以作为有效形核质点,而NdAl与铝基体严重分离,不宜作为有效形核质点。借助OM、SEM、EDS、XRD,分析出不同的Nd添加量对初生相的细化侧重点不同,结合对应生成Nd_XAl_Y的物化特性、形貌演变过程及有效性高低,阐明了在0.3%Nd和0.6%Nd添加量时,对应拟合曲线获得最值的原因,并优选出0.6%Nd时生成的共晶产物Nd_3Al_(11)是初生相最有效的异质形核基底。实验表明,在A356铝合金中添加0.6%Nd,并在650℃浇注625℃保温1 min后水淬,对应晶粒平均等积圆直径为79.828μm,形状因子为0.605,有效初生相个数为86,获得的初生相细化效果最好。