通過(guò)添加Al-La中間合金的方式對(duì)含多種合金元素的Al-12.35Si合金進(jìn)行稀土La變質(zhì)處理,研究La含量（0.1%～0.8%）對(duì)其微觀組織及力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,適量La可以減小長(zhǎng)針狀共晶Si尺寸,細(xì)化第二相組織,減小初生α-Al二次枝晶臂間距。過(guò)量La可引起過(guò)變質(zhì),致使合金組織粗化。當(dāng)La含量為0.2%時(shí),Al-Si合金凝固組織變質(zhì)效果最為理想且其力學(xué)性能最佳,抗拉強(qiáng)度從168MPa提高至188MPa,伸長(zhǎng)率從0.44%提高到0.53%;隨著La含量繼續(xù)增加,合金強(qiáng)度及塑性下降。 

【文章來(lái)源】：特種鑄造及有色合金. 2020,40(07)北大核心

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【部分圖文】：

拉伸試樣

圖2為Al-10La中間合金物相及微觀組織分析。從圖2a可以看出，Al-10La中間合金中存在Al、Al4La兩種相。根據(jù)Al-La二元合金相圖可知，Al-La在642℃左右會(huì)發(fā)生共晶反應(yīng)[10]。從圖2b和圖2c可以看出，在Al-La合金基體上有呈羽毛狀均勻分布的纖維狀組織。經(jīng)EDS能譜分析可知，該組織中Al、La的摩爾比接近4∶1，可確定其為Al4La相，這與XRD分析結(jié)果一致。超聲攪拌可確保Al-La中間合金的組織均勻。此外，根據(jù)ICP-AES測(cè)試的結(jié)果，Al-La中間合金中La的實(shí)際含量為9.09%�？梢�(jiàn)，在制備Al-La中間合金時(shí)會(huì)損失少量La。因此，以中間合金的形式加入可確保La的添加量更為準(zhǔn)確。

為了進(jìn)一步探究La對(duì)共晶Si的變質(zhì)機(jī)理，對(duì)1號(hào)試樣和3號(hào)試樣進(jìn)行了深腐蝕處理，見(jiàn)圖4。在一般鑄造條件下，當(dāng)不加入稀土元素時(shí)，Si相長(zhǎng)大呈小平面生長(zhǎng)特征，表現(xiàn)出很強(qiáng)的各向異性長(zhǎng)大傾向，沿<112>方向迅速長(zhǎng)大成片狀或針狀Si晶體，呈單一方向生長(zhǎng)，見(jiàn)圖4a。從圖4b可以看出，當(dāng)加入La后，共晶Si的生長(zhǎng)方向不斷發(fā)生改變，且生長(zhǎng)分枝數(shù)量不斷增加。La在Al相和Si相中的分散系數(shù)非常小，固溶度很低，因此La會(huì)在Al相和Si相的界面處有一定的富集，阻礙共晶Si的生長(zhǎng)，迫使共晶Si的生長(zhǎng)形態(tài)發(fā)生變化。另外，在共晶Si表面處存在著許多原子堆積組成的固有臺(tái)階，與共晶Si存在著一定的孿晶位置關(guān)系。當(dāng)加入La變質(zhì)時(shí)，此時(shí)La原子從固有臺(tái)階側(cè)面進(jìn)入到孿晶凹槽處，從而降低了Si原子擴(kuò)散至原子臺(tái)階與孿晶凹槽的速度，導(dǎo)致共晶Si生長(zhǎng)受到抑制，分枝不斷增加，最后使共晶Si生長(zhǎng)成為高度集中、扭曲的結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到了共晶Si變質(zhì)的目的。過(guò)量的La對(duì)Al-Si合金變質(zhì)反而不利，這可能是由于La加入量較多時(shí)，La富集速度較快，使Si相固液界面前沿的相成分較早達(dá)到多元共晶成分，形成Al-Si-La相化合物，使成分過(guò)冷減小甚至消失，從而弱化變質(zhì)作用[11]。圖4 深腐蝕后試樣的顯微組織

【參考文獻(xiàn)】：
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