快速凝固Al-Mn-(Be)合金準(zhǔn)晶形成及力學(xué)性能.pdf

1、本論文選擇Al-(6,14,18)wt.％Mn合金與Al-6wt.%Mn-2.5wt.%Be合金作為研究對(duì)象,通過(guò)單輥旋淬技術(shù),研究快速凝固的Al-Mn-(Be)合金中的相組成與相形貌,揭示出不同凝固條件對(duì)于二十面體準(zhǔn)晶相生長(zhǎng)行為的影響規(guī)律。通過(guò)將第三組元Be加入Al-Mn合金中,研究少量Be的加入對(duì)Al-Mn合金中二十面體準(zhǔn)晶相形成的促進(jìn)作用。研究了不同凝固條件下定向凝固的Al-(8,10,12)wt.%Mn-2.5wt.%Be合金的

2、力學(xué)性能,分析了兩種合金的斷裂行為與強(qiáng)化機(jī)制。該研究為實(shí)現(xiàn)Al-Mn合金中二十面體準(zhǔn)晶相組成與形貌的主動(dòng)控制提供了理論基礎(chǔ),并為發(fā)展準(zhǔn)晶顆粒原位增強(qiáng)的金屬基復(fù)合材料提供必要的實(shí)踐依據(jù)。
　　通過(guò)單輥旋淬快速凝固實(shí)驗(yàn),研究了不同成分,不同冷卻速度下的Al-Mn二元合金以及Al-6wt.%Mn-2.5wt.%Be合金中的相組成與相形貌。研究發(fā)現(xiàn),二十面體準(zhǔn)晶相傾向于在冷卻速度較高,且Mn含量較高時(shí)形成。Be的加入極大地促進(jìn)了Al-Mn

3、合金中準(zhǔn)晶的形成能力,在冷卻速度較低時(shí),Al-6wt.%Mn-2.5wt.%Be合金中也有二十面體準(zhǔn)晶相的存在。
　　利用深腐蝕手段研究了二十面體準(zhǔn)晶相的立體形貌,二十面體準(zhǔn)晶相的胞狀與五次花瓣的枝晶狀形貌表明,在快速凝固的Al-Mn合金中,二十面體準(zhǔn)晶相是通過(guò)均質(zhì)形核方式優(yōu)先從液相中形核生長(zhǎng),而α-Al則以平面狀方式生長(zhǎng)。隨著生長(zhǎng)過(guò)程的進(jìn)行,二十面體準(zhǔn)晶相形貌由球狀向花瓣?duì)钪мD(zhuǎn)變,并最終形成發(fā)達(dá)的樹(shù)枝晶。在快速凝固的Al-14

4、wt.%Mn合金中,發(fā)現(xiàn)晶體相Al57Mn12與二十面體準(zhǔn)晶相之間存在一定的取向關(guān)系,即I3//[1-11]Al57Mn12。同時(shí)隨著冷卻速度的增加,晶體相Al57Mn12將向二十面體準(zhǔn)晶相轉(zhuǎn)變。
　　利用定向凝固方法,制備了Al-(8,10,12)wt.%Mn-2.5wt.%Be合金定向凝固試樣,獲得了準(zhǔn)晶增強(qiáng)的Al基復(fù)合材料。在Al-8wt.%Mn-2.5wt.%Be合金中,隨著生長(zhǎng)速度的增加,合金中的組織從準(zhǔn)晶近似相H1相向