Al-Y合金定向凝固過程中小平面相生長行為研究.pdf

1、本文選擇 Al-15wt％Y過共晶合金和Al-53wt%Y包晶合金作為主要研究對象。對兩種合金進行不同凝固速率的定向凝固實驗，觀察在定向凝固過程中小平面相的生長行為。
　　首先對 Al-15wt%Y進行定向凝固的實驗，觀察 Al3Y作為初生相直接從液相中析出的形貌，并探究不同冷卻速度對其生長形態(tài)的影響。較低的生長速率條件下(V=1μm/s)，Al3Y相呈現(xiàn)不規(guī)則的上端分叉有尖銳棱角的小平面相形態(tài)。隨著冷卻速率增大，Al3Y相逐漸向

2、長條形六棱柱形態(tài)演變。冷卻速率進一步增大，Al3Y彌散分布在共晶組織中，組織呈現(xiàn)“十”字形態(tài)，為兩個六棱柱垂直交叉結(jié)構(gòu)。另外，還對 Al-15wt%Y進行了較高冷卻速率的激光快速凝固實驗，得到的組織形貌與定向凝固實驗所得組織完全不同。激光快速凝固得到的組織細化，晶粒尺寸減小，Al3Y相呈六邊形顆粒狀、花瓣狀等，另外，還出現(xiàn)了等軸晶形狀的顯微組織。
　　在定向凝固實驗之前，由于溫度梯度的存在，完全液相區(qū)與固相區(qū)之間存在一個糊狀區(qū)。對

3、Al-Y包晶合金進行保溫熱處理實驗。隨著保溫時間的延長，液相減少，初生Al2Y相與液相共存區(qū)趨于穩(wěn)定，相排列更加緊密，糊狀區(qū)的長度變短，界面前沿Y元素濃度降低。
　　對 Al-53wt%Y包晶合金定進行不同抽拉速率的定向凝固實驗，探究 Al3Y相在包晶合金體系中以包晶相析出的生長行為。在低速定向凝固過程中(V=1μm/s)，初生相與包晶相均為連續(xù)生長，出現(xiàn)了平行于固液界面的近似帶狀組織，對這種組織形成機制進行了討論。隨著凝固距離的

4、增加，固液界面處的領先相由初生Al2Y轉(zhuǎn)變?yōu)榘l3Y，固液界面為粗大條形Al3Y相，而無初生相。
　　在較高抽拉速度的定向凝固實驗中，隨著冷卻速率的增加，Al2Y相由連續(xù)生長轉(zhuǎn)變?yōu)榘麪钚螒B(tài)，后又轉(zhuǎn)變?yōu)橹?。包晶相Al3Y最初以鋸齒狀包裹在初生相表面，同時在液相中以細針狀直接析出，冷卻速率越大，數(shù)量越多且尺寸越細小。隨著凝固距離的延長，包裹初生相的包晶相厚度增加，體積分數(shù)增大。另外，從液相中直接析出的Al3Y相逐漸長大，由細針