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合金材料采用合金晶粒细化工艺好处,以及溶质元素对合金材料影响

细化合金材料合金晶粒的液态工艺与镁合金工艺类似,此处只介绍添加合金溶质元素、晶粒细化剂、过冷度及冷却速率的影响。Si能够提高晶粒的形核速率和成分过冷,以及降低液合金材料的表面张力。当Si的质量分数达到2%左右,晶粒细化达到最佳值。当Si的质量分数过高时,α-Al相将由等轴晶向柱状晶转变。当加入少量的Ti和B时,随着Si质量分数的提高可持续细化合金材料合金晶粒。Si可促进AlB2粒子的异相形核作用。

电热合金


细化合金材料中Zr能够与Al、Ti作用形成Al3(Zr,Ti)化合物,能够促进晶粒的细化作用。Mn能组织合金材料合金的再结晶过程,提高再结晶温度,并能显著细化再结晶晶粒。再结晶晶粒的细化主要是通过MnAl6化合物弥散质点对再结晶晶粒长大起阻碍作用。


细化合金材料过程中Hf的加入可以有效地细化合金晶粒,在凝固过程中铪元素可与合金材料反应形成Al3Hf粒子,初生的Al3Hf粒子可以作为基体有效的形核质点,与基体共格、纳米级别的Al3Hf粒子可以通过钉扎效应抑制晶粒的长大。由溶质原子理论和晶体学研究确定了实验合金的晶粒细化机制,具有两种不同的类型:低铪含量的细化效应主要是由Hf原子引发的成分过冷所致,中铪和高铪含量的细化效应为溶质原子与Al3Hf粒子共同作用所致。

电热合金

细化合金材料中加入稀土元素如La、Ce、Y及Sc等是合金材料合金的晶粒细化元素,能够有效细化材料的铸态晶粒。Sc在共晶温度左右时,在合金材料中有较大的溶解度,有利于生成含Sc较多的固溶体。含Sc的合金材料合金在结晶过程中,很容易有少量的初生Al3Sc相生成,Al3Sc相的晶体结构与合金材料基体相同,晶体错配度很小,只有1.63%,因而极易成为α相的形核中心,又因为其晶粒极其微小弥散,因而可起到良好的细化晶粒的效果。


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