《表1 图6中基体与颗粒成分的化学组成》

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《Sr对碳质孕育Mg-3%Al合金熔体中Fe致晶核毒化与衰退的抑制作用》

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从EPMA观测结果中可以看出，无论是碳质孕育前存在Fe（工艺1）还是碳质孕育后再加Fe（工艺2），在其组织中均大量存在心部为Al-Fe相，壳层为Al4C3的双相颗粒，如图6和图7所示。在工艺1中，预先存在于熔体的Fe元素与Al元素反应，生成Al-Fe相颗粒。引入碳元素进行碳质孕育后，C元素与Al元素反应生成细小的Al4C3颗粒，这些细小的颗粒具有较高的表面能，会倾向于自发地聚集长大或是吸附于Al-Fe相颗粒表面形成双相颗粒，以降低表面能，其形成过程如图8所示。单相的Al4C3颗粒和双相颗粒均出现在图6所示的EPMA-BSE组织图中，且2种颗粒的数量基本相同。Sr是表面活性元素，易于朝熔体中的第二相颗粒表面吸附而降低其表面能。成分分析结果也表明异质形核颗粒中Sr元素的含量总是远高于基体，如表1所示。若充分碳质孕育后再添加Fe元素，熔体内的Al4C3颗粒已经稳定存在，新添加的Fe元素会朝Al4C3颗粒表面吸附，并与Al4C3颗粒反应生成Al-C-Fe相。从三元相图可知，这种Al-C-Fe相应为AlCFe3化合物，为简单面心立方结构，而α-Mg为密排六方结构，它们之间并无良好的晶体学位向关系。通过边边匹配计算，两者之间的错配度也较大，因此AlCFe3不能成为α-Mg的异质形核核心，这是Fe元素毒化碳质晶核形核能力的主要原因[13，14]。然而在工艺2中，这种毒化现象并未发生，晶粒保持细化，结果如图4，图5所示。其原因可能是由于Sr元素的存在，阻止了Fe原子向Al4C3表面吸附并进一步反应，与此同时，Fe原子与Al发生反应生成Al-Fe相颗粒，一些细小的Al4C3颗粒会吸附在Al-Fe相颗粒表面形成双相颗粒，该过程如图8b所示。此时熔体中会同时存在单相的Al4C3颗粒和心部为Al-Fe壳层为Al4C3的双相颗粒，如图7所示。