Al-Fe-Ce合金熔体结构及主要强化相形成的EET分析

作者：屈华; 刘伟东; 蒋新宇; 娄琦; 屈赫

来源：稀有金属, 2020, 44(09): 1003-1008.

DOI：10.13373/j.cnki.cjrm.XY20060021

• Al-Fe合金
• Ce添加
• 熔体结构
• 强化相
• 价电子结构

在较慢冷却条件下,Al-Fe合金熔体中面心立方结构的近程有序原子集团占主导地位。基于EET(empirical electron theory of solids and molecules)理论,计算了Al-Fe-Ce合金熔体中fcc结构近程有序原子集团Al-Fe,Al-Ce,Al-Fe-Ce,α-Al和主要析出相Al3Fe,Al6Fe,Al8Fe4Ce和Al4Ce的价电子结构,分析了Ce对Al-Fe合金熔体和主要强化相形成的影响。研究发现:Al-Fe最强键的n1α-Al--Fe(n1为共价电子对数)比α-Al的n1α-Al大14.2%,Al-Fe近程有序原子集团为二元AlFe相的形成提供了形核条件。Al-Ce,Al-Fe-Ce最强键的n1α-Al-Ce,n1α-Al-Fe-Ce分别比AlFe的n1α-Al-Fe大38.2%,39.3%,Ce添加促进了Al-Ce,Al-Fe-Ce原子集团的形成,减少了Al-Fe原子集团,为AlCe,AlFeCe相的形成提供了形核条件。对于Al-Fe合金,由于FAl6Fe(F为结构单元总成键能力)小于FAl3Fe,所以Al6Fe相优先形成。对于Al-Fe-Ce合金,由于FAl8Fe4Ce<FAl4Ce<FAl6Fe,所以优先形成的细小短棒状Al8Fe4Ce相可消耗Fe原子,进而减少了粗大针状、团球状Al3Fe,Al6Fe相的形成。Al8Fe4Ce最强键的n1Al8Fe4Ce与Al3Fe最强键的n1Al3Fe相近,Al4Ce最强键的n1Al4Ce与Al6Fe最强键的n1Al6Fe相近。Al4Ce强弱键键合力差距较大,Al8Fe4Ce键络分布较均匀,不存薄弱键合环节。

• 单位
  辽宁工业大学