随着社会的发展,人们希望材料具有更优良使用性能的愿望变得十分迫切,因而通过控制材料的制备过程以获得理想的组织的方法运用越来越广泛。控制凝固过程已成为提高传统材料性能和开发新材料的重要途径。定向凝固技术是指利用一定的设备,在一定的工艺条件下使材料的组织具有特殊取向从而获得优异性能的工艺过程。 本文中使用5kg坩埚下拉式定向凝固炉,对Al-4.5%Cu合金进行定向凝固实验。在保持温度梯度及抽拉速率不变的前提下,改变添加稀土的类型及含量,得到一系列的具有定向凝固组织的试样。随后,对得到的定向凝固试棒切割取样,在光学显微镜和扫描电镜下进行试样分析。 试验结果表明:得到的定向凝固组织具有明显的方向性,其组织沿着拉伸方向生长;在一定的温度梯度下,不同的稀土含量会得到不同的组织;随着拉伸速度的逐渐变化,其组织随之变化。拉伸速度较小时,其凝固组织为比较粗大的低速胞状晶;而当拉伸速度较大时,其凝固组织变为明显的树枝状晶;随着拉伸速度的逐渐增大,枝晶组织急剧减小;同时当拉伸速度继续增大并超过某一临界值时,会获得明显的高速细胞晶组织,随着拉伸速度的进一步增大,其胞晶组织逐渐变得细小。 当稀土元素La的添加量为0.31%时,同一系列的一次枝晶间距达到最小值410.4。当稀土元素Ce的添加量为0.29%时,同一系列的一次枝晶间距达到最小值441.0μm。当复合稀土的添加量分别为0.39%时,同一系列的一次枝晶间距达到最小值384.6μm,这也是所有添加各种类型的稀土的一次枝晶间距最小值。此时组织晶粒细小,拉伸性能也达到最好。