冷却速率对Al-Cu二元合金凝固组织和性能的影响

为了研究冷却速率对Al-Cu二元合金凝固组织和性能的影响,通过楔形铜模铸造制备了Al-6%Cu合金铸锭。结果表明,当冷却速率从100 K/s降低到2 K/s时,铸锭晶粒形态的转变过程为：全部柱状晶→柱状晶与等轴晶混合→全部等轴晶。同时,靠近模壁处的柱状晶宽度从244.7 μm增加到408.2 μm,铸锭心部等轴晶的平均晶粒尺寸从629.8 μm减小到152.8 μm,并且平均枝晶臂间距从10.1 μm增加到52.8 μm。计算得出Al-6%Cu合金平均枝晶臂间距和冷却速率经验公式中的参数,其中A和n的值分别为78.75和0.41。当冷却速率从100 K/s降低到25 K/s时,共晶Al₂Cu的形态从骨骼状变为片层状,在共晶Al₂Cu附近的α-Al的形态呈蜂窝状。当冷却速率由2 K/s增加到100 K/s时,Al-6%Cu合金的硬度由618 MPa增加到726 MPa。