文章标题:Ce 微合金化对免热处理Al-Si合金组织与 性能的影响
文章作者:谭 晓1,翟文鑫1,于 巍1,姜凯曦1,白 玉1,郝 海1,2
关 键 字:亚共晶铝硅合金;免热处理;Ce微合金化;力学性能
文章摘要:
由于对热处理工艺存在依赖,传统铝合金普遍面临能耗高、变形大等工程挑战,这一现状促使免热处理铝
合金得以快速发展。 本文基于JMatPro热力学计算,优化Al-7Si-Mg-Cu-Mn合金成分体系,揭示稀土Ce调控微观组织
的热力学机制,为新型免热处理铝合金的开发提供理论支撑。CALPHAD计算表明,将Mg/Cu质量比控制在1.53时,可
促进Q相(Al5
Cu2
Mg8
Si6
)成为主导强化相,取代 Mg2
Si 和 Al2
Cu 相,实现强度-塑性协同提升。 在优化后的基体合金中添
加稀土Ce可进一步强化合金性能。 结合实验及偏摩尔吉布斯自由能计算,阐明了Ce微合金化的调控机制:Ce在凝固
过程中降低α-Al 形核势垒并抑制枝晶生长,使二次枝晶臂间距降低34.2%;在共晶阶段,Ce选择性吸附在硅相表
面,促使共晶硅形貌由层片状转变为纤维状。 该协同优化效应在Ce含量为0.3%(质量分数)时达到峰值,合金抗拉强度
(179 MPa)和伸长率(7.4%)较未添加 Ce 的合金分别提升了17%和51%。