Sip-ZA27復合材料的晶粒細化工藝與機理的研究.pdf

1、SiP/ZA27復合材料由于硅的加入，其力學性能和使用范圍將有很大地提高。但和ZA27合金一樣，在一定條件下，其鑄態(tài)組織中容易出現(xiàn)發(fā)達的羽毛狀枝晶。由于羽毛狀枝晶的出現(xiàn)，導致其性能不好。因此，有必要采取一定的細化措施來細化組織進而提高其性能。
　　 本課題研究了不同含量Zr、RE以及Zr+RE復合加入情況下組織的變化情況，得到一個最優(yōu)的細化方案，運用各種檢測手段，如XRD、SEM、EPMA、EDS來研究細化劑加入后在復合材料中的

2、存在形式及位置，并運用EBSD檢測了細化前后復合材料中初生相枝晶生長方向的變化，最終探明其細化機理。實驗的主要結(jié)果有:
　　 Zr對復合材料組織有明顯的細化作用，加入微量時枝晶形態(tài)即由發(fā)達的羽毛狀晶轉(zhuǎn)變?yōu)榈容S晶。隨Zr含量的增加，晶粒尺寸先減小后增大，在0.2％Zr時晶粒尺寸最小，為80μm;Zr的細化機理是:Zr與合金中Al元素發(fā)生反應(yīng)生成的ZrAl3化合物作為初生α相異質(zhì)形核的核心，最終使得晶粒細化。
　　 RE對復

3、合材料組織也有一定細化作用，但在低含量時不如Zr明顯。隨RE含量的增加，枝晶形態(tài)也由羽毛狀晶逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榈容S晶形態(tài)，晶粒尺寸呈減小趨勢，在1.0％RE時晶粒尺寸最小，為82μm，超過此含量又有所增大;RE的細化機理是:RE在復合材料凝固過程中富集在固液界面前沿，引起界面前沿成分過冷以及阻礙枝晶長大，最終使晶粒細化。
　　 Zr+RE復合加入可比單獨加Zr或RE時的細化效果明顯，固定Zr含量為0.2％，RE含量增加時，晶粒大小呈減小

4、趨勢，在0.2％Zr+1.0％RE時尺寸最小，為58μm，即最優(yōu)的細化方案，超過此含量時細化效果又減弱;Zr+RE的作用機理是RE在固液界面先富集，阻礙α枝晶的生長，在Zr細化劑的作用下形成大量的異質(zhì)形核質(zhì)點，兩者共同作用，最終使得晶粒細化。
　　 另外，EBSD的結(jié)果表明:α-Al枝晶的主要生長方向由細化前的<1(2)0>方向分別轉(zhuǎn)變?yōu)榧覼r、RE、Zr+RE時的<(1)(2)1>、<(1)12>、<1(5)0>方向，說明了Z