一種加入Ce控制鋁銅合金定向凝固一次枝晶間距的方法
【專利摘要】一種加入Ce控制鋁銅合金定向凝固一次枝晶間距的方法，屬于定向凝固【技術領域】，其特征在于：合金成分（質量分數(shù)%）Cu4.5%，Ce0.1-0.5%，其余為Al。將合金在5kg坩堝下拉式真空定向凝固爐中進行定向凝固，其溫度由裝在加熱元件的三組熱電偶控制，工作時溫度控制在±5K。通過控制電機的下拉速率來實現(xiàn)控制晶體生長的速率，在抽拉速率不是很大時(小于100r/min)，電機的抽拉速率可近似等于晶體的生長速率。通過控制三段靜置溫度來控制溫度梯度。本發(fā)明選用Al-4.5%Cu合金中加入稀土Ce，通過相關參數(shù)數(shù)據(jù)，得出稀土Ce與一次枝晶間距的內(nèi)在關系。
【專利說明】-種加入Ce控制鋁銅合金定向凝固一次枝晶間距的方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于定向凝固【技術領域】，特指一種加入Ce控制鋁銅合金定向凝固一次枝 晶間距的方法。

【背景技術】
[0002] 在金屬凝固過程中，金屬以樹枝晶的形式生長是一種主要方式。而樹枝晶的大小 與形態(tài)對金屬的性能有很大的影響。枝晶間距就是其中一個最重要的參數(shù)，間距的大小與 組織中顯微偏析、夾雜的形成、微裂紋與縮松的產(chǎn)生等都有密切的關系。尤其是一次枝晶間 距是影響合金組織中溶質、中間相、共晶相或雜質分布的重要凝固組織參數(shù)，研究其形成機 制以及和凝固條件的依賴關系，有利于對合金凝固組織實施準確預測和控制，因此對提高 合金性能具有十分重要的意義。
[0003] 晶體在定向凝固生長時，柱狀晶生長方向與熱流方向平行，兩者的方向相反，晶體 以一定的速度向液體內(nèi)生長。枝晶尖端溫度與金屬或合金液相線溫度相等，其晶界與枝晶 的主軸平行，枝晶的主軸不斷產(chǎn)生分枝，最后形成一個完整晶粒。對于平行排列的枝晶，他 們的間隔被定義為一次枝晶間距。在定向凝固理論中，晶體生長速率是定向凝固技術中的 重要工藝參數(shù)，是影響金屬凝固、枝晶生長的一個重要因素。決定了晶體的顯微組織（即枝 晶間距），枝晶間距小則晶粒細小，合金性能提高，因此可以滿足工程等領域的需要。目前 國內(nèi)外對于定向凝固組織的影響因素的研究一般集中在工藝參數(shù)方面的分析，關于稀土 Ce 對定向凝固組織的影響目前尚未有全面的研究。
[0004] 本發(fā)明針對這一問題，開發(fā)了一種加入Ce控制鋁銅合金定向凝固一次枝晶間距 的方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的提供一種加入Ce控制鋁銅合金定向凝固一次枝晶間距的方法。
[0006] 本發(fā)明具體技術方案為，對定向凝固Al-4. 5%Cu合金一次枝晶間距進行控制，以 滿足工程等領域的需求。其特征在于：合金成分(質量分數(shù)％)Cu4. 5% CeO. 1-0. 5%，其余為 A1。將合金在5kg坩堝下拉式真空定向凝固爐中進行定向凝固，其溫度由裝在加熱元件的 三組熱電偶控制，工作時溫度控制在±5K。在工作中熱電偶的放置與坩堝熱流方向相平行， 在加熱和冷卻過程中，用熱電偶測得溫度分布。為了保證爐溫，保持冷卻水（恒定溫度）在 恒定水壓，同時固定冷卻水和發(fā)熱臺之間的距離，以保證工作時溫度梯度恒定。通過控制電 機的下拉速率來實現(xiàn)控制晶體生長的速率，在抽拉速率不是很大時（小于lOOr/min)，電機 的抽拉速率可近似等于晶體的生長速率。通過控制三段靜置溫度來控制溫度梯度。本發(fā)明 選用Al-4. 5%Cu合金中加入稀土 Ce,通過表1的相關參數(shù)數(shù)據(jù)，得出稀土 Ce與一次枝晶間 距的內(nèi)在關系。表1是本發(fā)明的相關參數(shù)數(shù)據(jù)。
[0007] 表1相關參數(shù)數(shù)據(jù)

【權利要求】
1. 一種加入Ce控制鋁銅合金定向凝固一次枝晶間距的方法，其特征在于：合金成分 (質量分數(shù)％) Cu4. 5% CeO. 1-0. 5%，其余為Al ;將合金在5kg坩堝下拉式真空定向凝固爐 中進行定向凝固，其溫度由裝在加熱元件的三組熱電偶控制，工作時溫度控制在±5K ;在 工作中熱電偶的放置與坩堝熱流方向相平行，在加熱和冷卻過程中，用熱電偶測得溫度分 布；為了保證爐溫，保持冷卻水（恒定溫度）在恒定水壓，同時固定冷卻水和發(fā)熱臺之間的 距離，以保證工作時溫度梯度恒定；通過控制電機的下拉速率來實現(xiàn)控制晶體生長的速率， 在抽拉速率不是很大時（小于lOOr/min)，電機的抽拉速率可近似等于晶體的生長速率；通 過控制三段靜置溫度來控制溫度梯度；本發(fā)明選用Al-4. 5%Cu合金中加入稀土 Ce,通過表1 的相關參數(shù)數(shù)據(jù)，得出稀土元素鈰與一次枝晶間距的內(nèi)在關系 表1相關參數(shù)數(shù)據(jù)
2. 根據(jù)權利要求1所述一種加入稀土Ce控制定向凝固一次枝晶間距的方法，通過改變 稀土 Ce的加入量，測得枝晶間距見表2 表2添加不同成分的稀土 Ce的一次枝晶間距及層片間距
3. 根據(jù)權利要求2所述一種加入稀土 Ce控制定向凝固一次枝晶間距的方法，稀土 Ce 的加入量可優(yōu)選為〇. 3%。
【文檔編號】C22C21/12GK104372400SQ201310358108
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2013年8月16日 優(yōu)先權日:2013年8月16日
【發(fā)明者】司松海, 李曉薇, 劉光磊, 楊嵩, 陸松華 申請人:鎮(zhèn)江憶諾唯記憶合金有限公司