穩(wěn)恒強(qiáng)磁場對定向凝固Al-Al-,2-Cu共晶組織影響的研究.pdf

1、本文研究了穩(wěn)恒強(qiáng)磁場對定向凝固Al-Al2Cu共晶顯微組織的影響。采用0-10T不同強(qiáng)度磁場，在不同拉速(0.5-2.0μm/s)下制備定向凝固樣品，研究其橫縱截面形貌。運(yùn)用X射線衍射(XRD)和透射電子顯微鏡(TEM)與高分辨電子顯微技術(shù)(HREM)著重研究了無磁場與10T強(qiáng)磁場下1μm/s拉速制備的Al-Al2Cu共晶橫縱截面的取向和顯微結(jié)構(gòu)及層片間的位向關(guān)系，利用極圖解析了強(qiáng)磁場對Al-Al2Cu取向及位向關(guān)系的影響，從而提出了磁

2、場對該共晶合金生長影響機(jī)理。 施加磁場前后Al-Al2Cu共晶的金相組織明顯不同。對于lμm/s拉速樣品，無磁場時，Al-Al2Cu共晶組織為典型的共晶層片狀；隨著磁場強(qiáng)度的增加，Al-Al2Cu定向凝固共晶橫截面組織趨于扭曲、紊亂、分叉。特別當(dāng)磁場強(qiáng)度大于6T后，共晶層片的扭曲分叉變得更為明顯。當(dāng)磁場強(qiáng)度增加到10T后，橫截面上Al-Al2Cu共晶組織均勻地以網(wǎng)狀分布。 當(dāng)拉速大于1μm/s時，有無磁場對層片間距基本無

3、影響，由于材料凝固速度提高，造成晶粒細(xì)化，層片間距隨拉速增加而單調(diào)下降。而當(dāng)拉速小于1μm/s時，與無磁場情況相比，10T強(qiáng)磁場下層片間距明顯減小，對于拉速較低的情況尤為明顯。 Al-Al2Cu定向凝固共晶縱截面組織仍沿?zé)崃鞣较蚱叫猩L，隨著磁場強(qiáng)度的增加，組織發(fā)生細(xì)化。 TEM結(jié)果顯示，無磁場時1μm/s定向凝固Al-Al2Cu共晶組織無取向，而施加10T強(qiáng)磁場后，Al2Cu共晶組織發(fā)生取向，＜001＞Al2Cu與＜0

4、01＞Al轉(zhuǎn)到與磁場方向一致。無磁場時Al2Cu晶粒和Al基體之間有位向關(guān)系為“{211-}Al2Cu//{-111}Al，＜111＞Al2Cu與＜211＞Al之間相差大約5°”。施加磁場后，Al2Cu晶粒和Al基體間的位相關(guān)系為“{310}Al2Cu//{020}Al，＜001＞Al2Cu與＜001＞Al之間相差大約7°”。雖然由于不同晶粒的Al-Al2Cu位向關(guān)系本身就存在lO°左右差異，因此施加磁場前后所觀察到Al-Al2Cu的相

5、對位向關(guān)系近似等價，但是施加強(qiáng)磁場后位向關(guān)系從傾向于“{2-1-1}Al2Cu//{-111}Al，＜111＞Al2Cu//＜211＞Al”轉(zhuǎn)為傾向于“{310}Al2Cu//{020}Al＜001＞Al2Cu//＜001＞Al”。此外強(qiáng)磁場作用生長下的共晶內(nèi)存在大量位錯，經(jīng)分析為1/2＜110＞類型。 由于無磁場情況下定向凝固的Al-Al2Cu共晶無確定的優(yōu)先生長晶體學(xué)方向，在磁場下凝固時兩相發(fā)生取向，從而致使各層片無法相互協(xié)