周轶然,田 妮,姜 旭,张耀中,石 旭,赵 刚

(1.东北大学 材料科学与工程学院,辽宁 沈阳 110819;2.东北大学 分析测试中心,辽宁 沈阳 110819;3.东北大学 材料各向异性与织构教育部重点实验室,辽宁 沈阳 110819)

Cr是铝合金中常见的微量合金元素[1-3],其在铝合金中能形成含Cr的弥散相粒子钉扎晶界,阻碍晶界迁移长大,从而抑制合金的晶粒长大和再结晶[4]。微量Cr在铝合金中可形成二元Al7Cr相[5],也能形成多元含Cr相,如Al18Mg3Cr2、Al13Cr4Si4等。张新明等[6]研究发现6016铝合金铸锭均匀化处理后析出了Al7Cr弥散相粒子;代航等[7]发现微量Cr在Al-3Si-0.4Mg合金中形成体心立方结构的Al13(Cr,Fe)4Si4弥散相粒子;而Lodgaard等[8]研究结果表明微量Cr在Al-0.6Mg-0.9Si合金中形成Al(Cr,Fe)Si弥散相粒子;Ayer[9]和李茂华[10]等认为微量Cr在7475和7075合金中形成面心立方结构的Al18Mg3Cr2弥散相;方华婵等[11]发现Al-0.16Zr-0.3Yb-0.18Cr合金铸锭经500 ℃均匀化处理后析出LI2结构的(Al,r)3(Zr,Yb)弥散相粒子。可见Cr元素在不同系列铝合金中形成的弥散相粒子种类和结构差异显著,而且含Cr弥散相粒子的析出规律也不尽相同。为了揭示微量Cr在铝合金中的析出行为,控制各类铝合金中含Cr弥散相粒子的析出尺寸、数量和分布,进而调控合金变形材的组织性能,本文针对高纯度Al-Cr二元合金、Al-Mg-Cr三元合金、Al-Zn-Mg-Cr四元合金和Al-Zn-Mg-Cu-Cr五元合金,系统研究了合金中含Cr弥散相的种类、形核析出特点及其尺寸、数量和分布,为明确铝合金中含Cr弥散相粒子的形核机制及其组态调控机理奠定基础。

1 实验材料及实验方法

以99.996%Al、99.9% Zn、99.9% Mg、99.9% Cu及高纯Al-4Cr中间合金为原料,采用石墨坩埚于电阻炉中熔炼合金,然后半连续铸造(DC铸造)成Φ80 mm的圆铸锭,使用SPECTROLAB M11德国斯派克光电直读光谱仪测定铸锭化学成分,结果见表1。……