稀土元素鉺(Er)對(duì)高純鋁組織和性能的影響.pdf

1、課題組前期研究結(jié)果表明，稀土元素Er可以明顯改善Al-5Mg、Al-Zn-Mg、Al-Mg-Mn和Al-Li等合金的組織與性能。但微量Er在純鋁中的存在形式和作用機(jī)制，對(duì)高純鋁組織結(jié)構(gòu)影響的變化規(guī)律，特別是Al3Er粒子形核生長(zhǎng)機(jī)理并不清楚。本文采用傳統(tǒng)的鑄錠冶金法制備了含Er量不同的Al-Er合金，借助硬度測(cè)試、電阻率測(cè)試、金相顯微組織觀察、掃描電鏡與能譜分析、電子探針以及透射電鏡等分析測(cè)試手段，研究了不同含量Er對(duì)純鋁在不同狀態(tài)(鑄

2、態(tài)、均勻化退火態(tài))的力學(xué)性能及相應(yīng)微觀組織的影響，深入分析了Er在合金中的存在形式、對(duì)合金組織的細(xì)化與強(qiáng)化機(jī)理、及Al3Er相的生長(zhǎng)機(jī)制。 結(jié)果表明：不同含量的Er可不同程度的影響純Al鑄態(tài)晶粒大小，硬度及電導(dǎo)率。Er可以細(xì)化純鋁的晶粒，而且晶粒細(xì)化效果與其含量有關(guān)，Er含量越高，晶粒越細(xì)，電阻率下降越明顯。添加0.4％的Er元素時(shí)，能使合金獲得導(dǎo)電率和強(qiáng)度的最佳組合。另外，Er在純Al中主要以Al3Er金屬間化合物的形式在晶界

3、或晶內(nèi)，通過EPMA觀察和區(qū)域定量分析，SEM、TEM觀察分析，同時(shí)結(jié)合Al-xEr合金的硬度和導(dǎo)電性能，可以得出在本實(shí)驗(yàn)條件下，Er在純Al中的最大固溶度可以達(dá)到0.1％左右。 Al-xEr金在280℃，375℃，470℃以及510℃溫度下長(zhǎng)時(shí)間均勻化處理，合金的硬度和電阻率都隨著均勻化時(shí)間的延長(zhǎng)而下降，在熱處理30小時(shí)后趨于穩(wěn)定。在各個(gè)溫度長(zhǎng)時(shí)間均勻化熱處理的過程中，都沒有發(fā)現(xiàn)Al-Er金屬間化合物及次生Al3Er相有明顯

4、的長(zhǎng)大，說明在均勻化過程中Al3Er相有較好的熱穩(wěn)定性。 Al-xEr合金的主要強(qiáng)化機(jī)制是細(xì)晶強(qiáng)化和固溶強(qiáng)化，第二相強(qiáng)化占次要位置。此外，本文還對(duì)Ll2型的Al-Er一次析出相的生長(zhǎng)模型進(jìn)行推測(cè)，認(rèn)為液相中一次析出相以中心為核心，然后向四周以管狀方式生長(zhǎng)，而各個(gè)方向的生長(zhǎng)速度不一樣，結(jié)果就得到Al3Er的瓣?duì)罱Y(jié)構(gòu)。過飽和固溶體分解析出的二次析出相則隨著熱處理時(shí)間的延長(zhǎng)而發(fā)生變化，由一開始的正方體向阿基米德多面體轉(zhuǎn)變，但粒子大小