论文部分内容阅读
本文采用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、万能试验机研究了稀土元素Sc,Er对亚共晶Al-11Mg2Si合金组织形貌与力学性能的影响,研究结果表明:微量Sc的添加对亚共晶Al-11Mg2Si合金中的初生α-Al和共晶Mg2Si相有显著的细化和变质作用。Sc的存在可以在Al-11Mg2Si合金中形成Al3Sc相,该相作为异质形核核心可以使初生α-Al枝晶明显细化并形成球状。同时,Sc偏析聚集在共晶Mg2Si相生长前端,相应的成分过冷可以有效地改变共晶Mg2Si相的形态,使其由粗糙的板状向薄的珊瑚状、纤细的纤维状转变。随着Sc的加入,合金试样拉伸断裂后的抗拉强度、屈服强度和延伸率显著提升。当Sc含量增加至0.25wt%时,抗拉强度、屈服强度和延伸率分别从未变质的269MPa、134MPa和5.2%增加至334MPa、189MPa和9.6%,分别提高了24.2%、41.0%和86.4%。微量Er元素的添加在亚共晶Al-11Mg2Si合金中对共晶Mg2Si相和(α-Al+Mg2Si)共晶晶粒均具有显著的细化作用。Er的加入使合金中的共晶Mg2Si相从粗大的迷宫状结构向密集的点状结构和一些分枝状形态转变。与未变质合金相比,当Er添加量为0.1wt%时,共晶Mg2Si的长宽比RA和片层间距ILS由15.4μm和6.8μm分别缩减到1.2μm和0.4μm。(α-Al+Mg2Si)共晶晶粒尺寸则由未变质的41.2μm缩减到变质后的9.6μm。Er的添加量为0.1-0.2wt%时,抗拉强度达到最高值340MPa,与未变质合金相比提高了25.9%;当Er含量为0.1wt%时,延伸率显著提高,从3.87%提高到12.56%。未变质合金的断口形貌由大面积平坦的不规则解理面、撕裂棱角及少量的韧窝组成;添加适量Sc和Er变质后,其断裂面出现大量深而致密的韧窝,呈韧性断裂特征,合金发生从脆性断裂向韧性断裂的转变。Sc使亚共晶Al-11Mg2Si合金中的初生α-Al产生细化效果,共晶Mg2Si相产生了显著的变质效果。这可归因于Al3Sc异质形核、Sc的分布和Sc在共晶Mg2Si生长前断产生的成分过冷。Er在共晶Mg2Si生长面上的吸附可有效的改变共晶组织的生长模式,变质共晶Mg2Si相的组织结构。共晶α-Al+Mg2Si晶粒的减小、生长被抑制是由共晶α-Al与Mg2Si的相生长前沿Er的富集和由此形成的的成分过冷引起的。