【摘 要】
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铁模冷却Al-3Fe合金可获得棒状纳米级Al6Fe亚稳相,但是在较高温度下容易转变成板条状Al3Fe相割裂基体降低力学性能,限制了铝铁合金作为新型耐热铝合金的发展。Ni作为过渡族元素可以与Al、Fe之间形成多种热稳定性良好的金属间化合物,对改善铝铁合金的耐热性有积极意义。本文结合在线测温和微观组织分析探讨了 Al-3Fe-0.5Ni和Al-3Fe-Ni两种合金成分分别在缓慢冷却和铁模冷却下的凝固组
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铁模冷却Al-3Fe合金可获得棒状纳米级Al6Fe亚稳相,但是在较高温度下容易转变成板条状Al3Fe相割裂基体降低力学性能,限制了铝铁合金作为新型耐热铝合金的发展。Ni作为过渡族元素可以与Al、Fe之间形成多种热稳定性良好的金属间化合物,对改善铝铁合金的耐热性有积极意义。本文结合在线测温和微观组织分析探讨了 Al-3Fe-0.5Ni和Al-3Fe-Ni两种合金成分分别在缓慢冷却和铁模冷却下的凝固组织与特点,并对铁模冷却试样进行550℃、625℃、640℃三种温度下保温2h、6h、24h的热处理,主要结论如下:（1）Al-3Fe-xNi 合金在坩埚中缓慢冷却得到板片状初生 Al3Fe相和Al-Al3Fe-Al9FeNi三元共晶组织。随着Ni含量的增加,纤维状、点状Al9FeNi相数量明显增多。Al-3Fe-0.5Ni和Al-3Fe-Ni合金的共晶温度分别为653.8℃和653.3℃。（2）Al-3Fe-xNi合金在铁模中冷却主要获得棒状或片状Al-Al9FemNi2-m（0<m<2）共晶组织,同时含有少量以初生Al3Fe相为核心的团簇组织。边部α-Al枝晶出现分层现象。Al-3Fe-0.5Ni和Al-3Fe-Ni合金的共晶温度分别为638.6℃和643.5℃。（3）Al-3Fe-xNi合金心部组织显微硬度明显高于1/2半径处,随着Ni含量的增加,Al-3Fe-xNi合金非平衡凝固组织显微硬度增加。（4）Al-3Fe-xNi合金随着加热温度的升高或保温时间的延长,边部α-Al枝晶轮廓逐渐模糊并最终消失,枝晶间共晶组织逐渐转变为球状Al9FemNi2-m相和板条状Al3Fe相。心部和1/2半径处共晶Al9FemNi2-m相发生Ostawald熟化现象,同时析出板条状Al3Fe相,温度较低或保温时间较短时优先在晶界上析出,形成无沉淀析出带,析出带宽度对温度的敏感性大于时间,温度较高或保温时间较长时析出Al3Fe相增多并逐渐粗化、溶断。（5）热处理过程中温度与时间的变化皆不改变Al-3Fe-xNi合金总的物相种类,Al9FemNi2-m相中的Fe、Ni原子比例逐渐降低,多余的Fe原子生成板条状Al3Fe相。Al-3Fe-Ni合金在热处理过程中生成的Al3Fe相数量明显少于Al-3Fe-0.5Ni合金。Al9FemNi2-m相的稳定性与m值有关,m值越小且越接近1越具有较好的热稳定性。
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