Sr对碳质孕育Mg-3%Al合金熔体中Fe致晶核毒化与衰退的抑制作用

利用碳和Sr对Mg-3%Al(质量分数)合金进行复合孕育处理,引入杂质Fe并调整孕育保温时间,研究杂质Fe对孕育细化效果和晶核结构特性的影响。结果表明:碳和Sr复合孕育可有效细化Mg-3%Al合金,杂质Fe添加及添加顺序对孕育效果影响较小,长时间保温后晶粒尺寸略有增大。延长保温时间至80 min,晶粒尺寸最大从560μm一直稳定在100~130μm之间,其细化率保持稳定,变化幅度不大。Sr存在可有效抑制Fe对碳质孕育细化效果的粗化和加速孕育衰退的不利影响。晶核结构观测表明孕育合金中主要存在Al4C3颗粒和Al-Fe相表面包覆Al4C3相的双相颗粒,两者均可以作为α-Mg晶粒的有效形核核心。Sr易于朝颗粒表面偏聚和富集,从而降低颗粒表面能和相间的界面能,促进双相结构颗粒的生成,并可抑制晶核组分和结构变化,提高晶核结构稳定性,从而有效抑制晶核毒化和孕育衰退。     

Mg元素对Al-Cu-Ce共晶合金导热和力学性能的影响

本研究以共晶型Al-14Cu-7Ce合金作为研究对象,通过调整Mg元素的添加量,探究其微观组织演变与导热和力学性能的变化规律。结果表明,铸态Al-14Cu-7Ce合金主要由α-Al和Al8CeCu4两相组成,其微观组织由粗大的共晶组织(α-Al+ Al8CeCu4)构成。添加少量Mg元素可细化该共晶组织,提高其力学性能。当Mg元素的添加量为1.0%时,合金的屈服强度和抗拉强度分别提升至164 MPa和263 MPa,提升幅度为29%和19%,断后延伸率提升至4.5%,提升幅度为约41%,导热率为130.2 W/(m·K),下降幅度约为12%。随着Mg元素进一步添加至2.0%,合金的力学性能指标有所下降,其屈服强度和抗拉强度分别降至151 MPa和249 MPa,其断后延伸率降为3.9%,导热率降至108.3 W/(m·K)。合金导热率下降主要原因是固溶的Mg原子形成散射源,阻碍电子在晶格内的运动,减小了电子和声子的平均自由程。当Mg添加量达到2.0%时,Mg与Al和Cu元素发生冶金反应生成Al2MgCu相,以鱼骨状共晶组织(α-Al+ Al2MgCu)形式分布于晶界处,增加合金中第二相的体积分数,进一步恶化合金的导电导热性能。而合金的力学性能下降主要由于存在 (α-Al+ Al8CeCu4)和(α-Al+ Al2MgCu)两种共晶组织,增加相界面处微裂纹萌生的位点。综上所述,添加1.0%Mg元素可获得兼具高强度和高导热的Al-Cu-Ce共晶合金。