[发明专利]一种加入稀土La控制定向凝固一次枝晶间距的方法

说明书

技术领域

本发明属于定向凝固技术领域，特指一种加入稀土La控制定向凝固一次枝晶间距的方法。

背景技术

金属凝固过程是以枝晶生长为主要形式，枝晶组织特征和凝固界面直接影响着凝固组织和材料的性能。其中枝晶间距是决定合金组织中溶质、中间相等性质的重要凝固组织参数。晶体在定向凝固生长时，柱状晶生长方向与热流方向平行，两者的方向相反，晶体以一定的速度向液体内生长。枝晶尖端温度与金属或合金液相线温度相等，其晶界与枝晶的主轴平行，枝晶的主轴不断产生分枝，最后形成一个完整晶粒。对于平行排列的枝晶，他们的间隔被定义为一次枝晶间距。在定向凝固理论中，晶体生长速率是定向凝固技术中的重要工艺参数，是影响金属凝固、枝晶生长的一个重要因素。决定了晶体的显微组织(即枝晶间距)，枝晶间距小则晶粒细小，合金性能提高，因此可以满足工程等领域的需要。目前国内外对于定向凝固组织的影响因素的研究一般集中在工艺参数方面的分析，关于稀土La对定向凝固组织的影响目前尚未有全面的研究。

本发明针对这一问题，开发了一种加入稀土La控制定向凝固一次枝晶间距的方法。

发明内容

本发明的目的提供一种加入稀土La控制定向凝固一次枝晶间距的方法。其特征在于：合金成分(质量分数％)Cu4.5％ La0.1-0.5％，其余为Al。将合金在5kg坩埚下拉式真空定向凝固炉中进行定向凝固，其温度由装在加热元件的三组热电偶控制，工作时温度控制在±5K。在工作中热电偶的放置与坩埚热流方向相平行，在加热和冷却过程中，用热电偶测得温度分布。为了保证炉温，保持冷却水(恒定温度)在恒定水压，同时固定冷却水和发热台之间的距离，以保证工作时温度梯度恒定。通过控制电机的下拉速率来实现控制晶体生长的速率，在抽拉速率不是很大时(小于100r/min)，电机的抽拉速率可近似等于晶体的生长速率。通过控制三段静置温度来控制温度梯度。本发明选用Al-4.5％Cu合金中加入La，通过表1的相关参数数据，得出稀土La与一次枝晶间距的内在关系。

表1是本发明的相关参数数据。

表1相 关参数数据

通过改变稀土La的加入量，测得枝晶间距见表2。

由表2可见，稀土La的加入量可优选为0.3％

表2 添加不同成分的稀土La的一次枝晶间距及层片间距