不同冷速Ag-5Sc合金的凝固组织

周龙海，陈 昊，朱绍珍，邢 健

(西安诺博尔稀贵金属材料股份有限公司，西安 710201)

稀土元素具有表面活性，对提高材料的强度、改善材料抗腐蚀性能以及其他物理性能等方面具有非常明显的作用。稀土Sc用作添加剂或掺杂剂，显著改善合金的力学性能和焊接性，细化晶粒，改善铸态组织，降低合金的热裂性[1-2]。宁远涛[3]对 Sc与Ag的相互作用进行了深入研究，Sc是在Ag中固溶度最大的稀土元素，具有一定应用潜力。Gschneidner等[4-5]利用 X射线衍射法(XRD)确定稀土元素在Ag中的固溶度，分析富Ag区Ag-RE化合物相的化学量、晶体参数和结构类型，发现富Ag区的Ag与Sc形成Ag4Sc化合物，为MoNi4型四方结构，确定了共晶反应(L→(Ag)+Ag4Sc)温度为926±3℃。Ag-Sc二元合金中包含了 3个固溶单相fcc(Ag)、αSc、βSc和 3个金属间化合物(Ag4Sc、Ag2Sc、AgSc)[6]。Reule 等[7]用 XRD 研究 Ag4Sc、Ag2Sc、AgSc金属间化合物的晶格参数和结构数据。

合金在不同冷速下，合金元素扩散与生长速度存在差异，形成不同的合金组织和物相组成。合金的非平衡凝固可产生新的亚稳相、减少偏析、形成细晶和纳米结构，改进合金物理力学性能。采用快速凝固制粉可以制备组织细小、成分均匀、无偏析的贵金属电工合金，改善了材料的物理性能和电性能[8]。快速凝固Ag-RE合金具有明显的固溶强化和时效强化效应，相结构为亚稳过饱和固溶体[9-10]。

目前不同冷速条件下稀土Sc在Ag中的合金化行为以及Sc在Ag的分布和组织状态研究较少。本文研究了Ag-5Sc合金(质量百分数)分别在感应熔炼钢模凝固、慢速平衡凝固、液态快速凝固不同冷速条件时形成的组织结构、Sc在Ag的分布和形成的化合物相，为开发含Ag-Sc合金提供参考。……