《機械工程材料》朱勝利工作:Al90Y10非晶合金細化劑對A356鋁合金組織和力學性能的影響

2021-03-01 非晶合金


責編 曉  丹

近年來，研究人員發現採用非晶態中間合金也可有效實現鋁合金的細化。與傳統材料相比，非晶合金無晶界、位錯等缺陷，成分更加均勻，其作為細化劑時可避免由缺陷引起的合金偏析及成分不均勻。此外，非晶合金比相同成分的結晶態合金具有更好的耐蝕性能和力學性能，易於運輸和貯存。綜合稀土元素和非晶合金的優點，鋁－稀土非晶中間合金有望在鋁合金細化中取得更好的效果。

天津大學材料科學與工程學院朱勝利等採用液態金屬急冷法製備Al90Y10非晶合金，研究了其對A356鋁合金的細化效果，並分析了細化機理。相關研究成果在《機械工程材料》2020年第44卷第6期中發表。

研究人員在A356鋁合金熔體中添加Al90Y10非晶合金細化劑進行細化處理，研究了細化劑質量分數（0，0.2％，0.4％，0.6％，0.8％，1％）對鋁合金顯微組織及力學性能的影響，分析了細化機制。隨Al90Y10細化劑含量增加，A356鋁合金的二次枝晶間距先減小後增大，共晶矽由針狀變為纖維狀（圖1、圖2）；當Al90Y10細化劑質量分數為0.6％時，A356鋁合金二次枝晶間距比未細化的下降了39.68％，細化效果最為顯著（圖3）。隨Al90Y10細化劑含量的增加，A356鋁合金的抗拉強度、屈服強度、伸長率和硬度先升高後降低，斷裂形式由準解理斷裂變為準解理與微孔聚集型混合斷裂（圖4）；細化劑質量分數為0.6％時，合金力學性能最優，抗拉強度、屈服強度、斷後伸長率和硬度比未細化的分別提高了12.5％，16.67％，30.51％，17.66％。經Al90Y10細化劑細化後，A356鋁合金中α－Al相和共晶矽相之間形成了釔聚集相，其可以減少脆性相析出，阻礙α－Al相和共晶矽相溶質交換，從而細化晶粒，改善合金力學性能（圖5）。

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