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稀土能够细化钢的凝固组织,加入钢中后,一方面,形成高熔点稀土夹杂,作为有效形核基底,促进钢液非均匀形核;另一方面,稀土会影响溶质再分配,引起成分过冷。但在凝固过程中,稀土对溶质再分配的影响尚需深入探讨。本文选用简单体系的Fe-4%Si合金,采用定向凝固技术,探讨在凝固过程中稀土对溶质再分配的影响,为搞清稀土对凝固组织的影响提供一定的理论与实验基础。 本文针对未加与添加不同含量稀土La的Fe-4%Si合金,利用液态金属冷却法(LMC)定向凝固技术,通过激光共聚焦显微镜观察,考察稀土La对合金定向凝固固-液界面形貌,界面前沿固相区与液相区组织形态的影响;通过扫描示差量热法测定合金DSC曲线,采用切线法获得不同La含量合金的凝固特征温度,从宏观角度,分析稀土La对合金固、液相线及结晶温度区间的影响;通过扫描电镜能谱仪(EDS)检测,结合元素面扫描分析、微区分析及点扫描分析,研究稀土La对合金溶质分布的影响,揭示稀土的作用机理。 结果表明:随稀土La含量的增加,Fe-4%Si合金固-液界面形貌由平面状向胞枝晶状过渡,界面前沿固相区与液相区内“组织沟槽”及树枝晶生长明显;随La含量的增加,合金固相线下降程度较大、液相线稍有下降,结晶温度区间有扩大的趋势;随La含量的增加,合金定向凝固界面前沿液相中溶质元素Si富集程度加剧;稀土La通过阻碍溶质原子扩散,促进界面前沿溶质富集,扩大了凝固时合金结晶温度区间,使凝固过程中成分过冷倾向增加,促进了合金定向凝固组织形态的转变。