稀土元素鉺(Er)對高純鋁組織和性能的影響.pdf

1、課題組前期研究結果表明，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制，對高純鋁組織結構影響的變化規(guī)律，特別是Al3Er粒子形核生長機理并不清楚。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，借助硬度測試、電阻率測試、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試手段，研究了不同含量Er對純鋁在不同狀態(tài)(鑄

2、態(tài)、均勻化退火態(tài))的力學性能及相應微觀組織的影響，深入分析了Er在合金中的存在形式、對合金組織的細化與強化機理、及Al3Er相的生長機制。 結果表明：不同含量的Er可不同程度的影響純Al鑄態(tài)晶粒大小，硬度及電導率。Er可以細化純鋁的晶粒，而且晶粒細化效果與其含量有關，Er含量越高，晶粒越細，電阻率下降越明顯。添加0.4％的Er元素時，能使合金獲得導電率和強度的最佳組合。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，同時結合Al-xEr合金的硬度和導電性能，可以得出在本實驗條件下，Er在純Al中的最大固溶度可以達到0.1％左右。 Al-xEr金在280℃，375℃，470℃以及510℃溫度下長時間均勻化處理，合金的硬度和電阻率都隨著均勻化時間的延長而下降，在熱處理30小時后趨于穩(wěn)定。在各個溫度長時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合金的主要強化機制是細晶強化和固溶強化，第二相強化占次要位置。此外，本文還對Ll2型的Al-Er一次析出相的生長模型進行推測，認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，而各個方向的生長速度不一樣，結果就得到Al3Er的瓣狀結構。過飽和固溶體分解析出的二次析出相則隨著熱處理時間的延長而發(fā)生變化，由一開始的正方體向阿基米德多面體轉變，但粒子大小