Al-5Cu-Fe-B合金組織性能的研究.pdf

1、隨著石化能源枯竭，以及溫室效應(yīng)加重，人類迫切需要新能源的應(yīng)用，因此核能成為首選的新能源。人類利用原子能技術(shù)的日趨成熟，核電站及其他核設(shè)施的數(shù)量和規(guī)模日益擴大，鑒于輻射屏蔽體系在反應(yīng)堆中的重要作用，屏蔽材料的研究與開發(fā)成了世界各國的熱點。不僅僅表現(xiàn)為國家的大量投入，各國專家和學(xué)者也對這一課題產(chǎn)生了濃厚的興趣。而10B優(yōu)異的核特性，使得研究者們在開發(fā)新的屏蔽材料時從來就沒有把關(guān)注的目光從它身上移開。在這些含B的屏蔽材料中，含硼鋁銅合金以其良

2、好的機械性能、特別是良好的韌性，成為了輻射屏蔽體系中結(jié)構(gòu)材料的補充。然而國內(nèi)外的輻射屏蔽多采用硼鋼硼鐵的形式，基體中鐵硼化合物的脆硬性導(dǎo)致硼鋼和硼鐵沖擊韌性不好。硼鋁合金屏蔽用材料良好的力學(xué)性能正好是這些屏蔽材料的有益補充，國外已有嘗試。本課題正是希望能開發(fā)新的低成本高性能含硼鋁銅合金屏蔽用材料提供一些科研資料。
　　 本試驗利用真空感應(yīng)爐熔煉鋁銅硼合金，采用ICP法分析制備合金的化學(xué)成分，用OLYMPUS型金相顯微鏡及S340

3、0N型電子掃描電鏡觀察鑄態(tài)及熱處理態(tài)制備試樣的顯微組織，并結(jié)合STA-300HV型掃描探針顯微鏡進一步分析試樣微區(qū)成分的變化。
　　 試驗結(jié)果表明：采用一次性加入爐料，制備出的含硼量為小于1.0wt％的含硼鋁銅合金，真空熔煉硼的收得率優(yōu)于非真空熔煉硼的收得率，真空熔煉的鑄件成分較純凈，硼化物夾雜較少，但在熔煉過程中，會有硼化物沉淀在坩堝壁上，同時還會有硼的揮發(fā)?；w結(jié)構(gòu)組織主要為α相和θ相（Al2Cu），當(dāng)加入硼后，會有硼化物生

4、成，夾雜在基體的晶界處。硼含量的增加，使硬度增大，使e相（Al2Cu）逐漸由網(wǎng)狀變?yōu)閿嗬m(xù)網(wǎng)狀和孤立狀，也使AlB2的彌散相數(shù)目在增多。
　　 鐵加入鋁銅硼合金中，組織形態(tài)發(fā)生改變網(wǎng)狀的θ相（Al2Cu）變成彌散狀，生成針狀的硬質(zhì)化合物（FeAl3），并生成塊狀的Fe2B。加入1％鈦鐵后，生成塊狀的TiB2，θ相又變成網(wǎng)狀，其中網(wǎng)狀的θ相一部分仍Al2Cu，另一部分變?yōu)锳l7Cu2Fe等含鐵化合物，當(dāng)加入1.5％Fe和2.2％Ti