電磁攪拌對Al-14Ce合金初生/共晶相與力學性能的影響

戴琨， 汪志剛*， 葉潔云， 陳繼強， 何昌偉， 熊克智

（江西理工大學， a.材料冶金化學學部；b. 江西省有色金屬加工工程技術研究中心， 江西 贛州 341000）

鋁鈰（Al-Ce）合金因其低成本，高耐熱性能而使其在交通運輸、航空航天等領域不斷被應用。Ce元素所形成的共晶Al11Ce3相耐熱性極佳，在高溫（500 ℃）下仍保持穩定性[1-2]。但隨著Ce含量的增加，尤其是當其含量超過共晶點（12%）時，Al-Ce合金中會形成粗大的長棒狀Al11Ce3割裂基體惡化性能[3]。對Ce含量的調控僅能使合金的抗拉強度提升到160 MPa左右，共晶及初生Al11Ce3相的強化效果均不佳，一定程度上限制了Al-Ce合金的大范圍應用[4]。因此，開發或優化新型的Al-Ce合金，提高其力學性能，還急需對初生和共晶第二相精細調控。

MOGUCHEVA等[5]研究發現等通道擠壓應用于Al-Ce合金能導致屈服應力（YS）和極限抗拉強度（UTS）增加約2倍，合金中富Ce相細化且分布更均勻。增材制造Al-Ce合金能獲得非常精細的納米級微觀結構，合金的硬度增加約40%[6]。這些特種熔煉方法能獲得組織精細的高強合金，但造價高昂且難以大規模工業化生產。稀土Sc、Zr改性Al-Ce合金能通過吸附作用和異質形核作用阻止初生Al11Ce3相生長，使粗大的樹枝狀初生相細化到約32 μm的空心菱形，合金的強度顯著提升。稀土添加對合金組織細化程度仍在微米級，對合金強塑性的提高作用有限[7]。電磁攪拌由于其所具有的非接觸性、可控性強和無污染性等優點被廣泛研究，它主要是利用電磁感應形成電磁力，通過電磁力對合金熔體進行攪拌，改變熔體凝固過程中的流動、傳熱和傳質，達到細化晶粒、提高鑄坯質量的目的[8-10]。……