半固态A356-Nd合金中Nd_XAl_Y化合物对凝固组织细化的影响

孙梦桐¹，刘政²，谢小豪¹，陈志平²，陈涛¹

1. 江西理工大学材料科学与工程学院2. 江西理工大学机电工程学院

摘 要：研究了Nd对半固态A356铝合金凝固组织细化的影响。在铝熔体中随着Nd添加量由0.1%～0.8%变化,会先后生成NdAl₂、NdAl₃、Nd₃Al₁₁、NdAl四种稀土铝化物,并且按照（块状-小豆状）-（颗粒状-短棒状）-（针状-条状）-（板状）进行形貌演变。通过不同维度的错配度计算,在形核基底（Nd_XAl_Y）与初生相的不同匹配关系里,Nd_XAl_Y按照NdAl₂（半共格）-NdAl₃（11.53%）-Nd₃Al₁₁（6.13%）,依次呈现出有效形核-中等有效形核-（接近）最有效形核的特质,因此NdAl₂、NdAl₃、Nd₃Al₁₁均可以作为有效形核质点,而NdAl与铝基体严重分离,不宜作为有效形核质点。借助OM、SEM、EDS、XRD,分析出不同的Nd添加量对初生相的细化侧重点不同,结合对应生成Nd_XAl_Y的物化特性、形貌演变过程及有效性高低,阐明了在0.3%Nd和0.6%Nd添加量时,对应拟合曲线获得最值的原因,并优选出0.6%Nd时生成的共晶产物Nd₃Al₁₁是初生相最有效的异质形核基底。实验表明,在A356铝合金中添加0.6%Nd,并在650℃浇注625℃保温1 min后水淬,对应晶粒平均等积圆直径为79.828μm,形状因子为0.605,有效初生相个数为86,获得的初生相细化效果最好。

关键词：Nd;半固态;Nd_XAl_Y;错配度;有效形核质点;