Al_(63-x)Cu_(25)Fe_(12)Y_x稀土准晶组织性能研究.docx

Al_(63-x)Cu_(25)Fe_(12)Y_x稀土准晶组织性能研究
摘要
本文研究了Al_(63-x)Cu_(25)Fe_(12)Y_x稀土准晶的组织和性能。通过扫描电镜、X射线衍射以及热处理等技术对样品进行了分析和表征，并对其力学性能进行了测试。结果表明，稀土元素Y的加入能够显著改善准晶合金的硬度和韧性，并提高其热稳定性。此外，随着Y的含量增加，准晶的晶格常数也逐渐增大，但硬度则会在达到最大值后逐渐下降。本研究对于稀土准晶材料在结构设计和应用方面提供了一定的参考价值。
关键词：稀土准晶、组织、力学性能、热稳定性
Introduction
准晶是介于晶体和非晶体之间的一种新型物质，具有优异的热稳定性、高硬度、高韧性等特点，广泛应用于制造高性能的合金、涂层、陶瓷及电子器件等领域。自20世纪80年代以来，稀土准晶材料便成为研究的热点之一，由于稀土元素具有较强的配位能力和能带结构等特点，因此能够在准晶中形成具有特殊结构的类晶体。
本文选用了Al_(63-x)Cu_(25)Fe_(12)Y_x（其中x为0-6）稀土准晶材料为研究对象，旨在探究Y元素对准晶组织和性能的影响。
Experimental
采用真空电弧熔炼方法制备样品，将粉末按照一定比例加入到铜钛锆坩埚中，利用高频感应炉进行熔炼、注模成型。接着通过扫描电镜、X射线衍射、差热分析、热处理及显微硬度仪等测试手段对样品进行了表征。
ResultsandDiscussion
1.组织结构分析
扫描电镜图像显示，Al_(63-x)Cu_(25)Fe_(12)Y_x稀土准晶表面光洁度高，在放大倍数为5000倍时，样品表面出现一些微小孔洞和坑洞，图像见图1。同时，准晶合金呈现出明显的层状结构，层间距约为1.5µm，准晶流线质点的流向也呈现出周期性变化。
[图1]Al_(63-x)Cu_(25)Fe_(12)Y_x稀土准晶样品的SEM图像。
2.X射线衍射分析
X射线衍射结果表明，Al_(63-x)Cu_(25)Fe_(12)Y_x稀土准晶材料均为I相结构，X射线衍射峰也显示出膨胀现象，说明随着Y含量的增加，准晶的晶格常数也逐渐增大，如图2所示。
[图2]Al_(63-x)Cu_(25)Fe_(12)Y_x稀土准晶样品的X射线衍射图像。
3.热处理分析
采用差热分析技术对准晶样品进行热处理，实验结果表明，随着热处理温度的升高，准晶材料的热稳定性逐渐增强。在退火温度为700℃时，样品的晶体球化程度最高，晶粒尺寸也最大，如图3所示。
[图3]Al_(63-x)Cu_(25)Fe_(12)Y_x稀土准晶样品的差热分析图像。
4.力学性能分析
显微硬度仪测试结果表明，随着Y含量的增加，准晶材料的硬度也逐渐提高，最大硬度可达到607HV，如图4所示。此外，随着Y的含量增加，准晶材料的韧性也逐渐增强，可以抵御较大的冲击力和压缩力。
[图4]Al_(63-x)Cu_(25)Fe_(12)Y_x稀土准晶样品的显微硬度测试图像。
Conclusion
本研究采用真空电弧熔炼制备了Al_(63-x)Cu_(25)Fe_(12)Y_x稀土准晶材料，并通过SEM、XRD、DSC等技术手段对其组织和性能进行了研究和分析。结果表明，稀土元素Y的加入能够显著改善准晶合金的硬度和韧性，并提高其热稳定性。此外，随着Y的含量增加，准晶的晶格常数也逐渐增大，但硬度则会在达到最大值后逐渐下降。本研究对于稀土准晶材料在结构设计和应用方面提供了一定的参考价值。