微量稀土元素鈧（Sc）對Al-4Cu合金組織的影響.pdf

1、本文采用傳統的鑄錠冶金法制備四種不同成分的Al-4Cu(-Sc)合金，借助硬度測試、金相顯微組織觀察、X射線衍射分析、掃描電鏡觀察、透射電鏡觀察及能譜分析等各種測試分析手段，研究不同Sc添加量對Al-4Cu合金的硬度、微觀組織以及時效行為的影響，觀察與分析了Sc在鋁銅合金中的存在形式，及與合金元素的交互作用關系。 結果表明：隨Sc添加量的增加，Sc對Al-4Cu合金鑄態(tài)組織的細化作用逐漸增強，細化合金的網胞組織，減小枝晶間距，使

2、晶粒尺寸不斷減小。當合金中Sc含量不低于0.3％時，枝晶網胞與柱狀晶完全消失，晶粒顯著得到細化，尺寸從300μm減小到20μm，幾乎為均勻的等軸晶粒。這是因為，含Sc的鋁銅在合金凝固時，直接從熔體中析出與鋁基體完全共格的Al3Sc一次質點相，這些質點成為鋁相活潑的形核中心，起非均質晶核的作用，提高形核率，從而對合金的晶粒組織產生強烈的變質作用。 添加Sc后，不僅可提高鑄態(tài)Al-4Cu合金的硬度，而且也可顯著提高合金的時效硬度，這

3、是因為熱處理過程中析出次生細小、彌散的Al3Sc相，能釘扎位錯和晶界，阻礙位錯的運動和晶界的遷移。但Sc的添加延長了合金達到峰時效所需的時間，比未加Sc的Al-4Cu合金推遲了5h左右。這是因為Sc原子與空位的結合能較高，限制了Cu原子的自由擴散，再者Cu原子本身的擴散系數也很小，而且Sc的加入會降低Cu在基體中的固溶度，部分參與形成W相的Sc和Cu元素失去了合金化的作用，所以合金中強化相θ’的析出受到抑制，數量也減少。 研究也