铝熔体中Al_(2)O_(3)与Fe和Mn相互作用的分子动力学模拟与实验验证

摘要

采用分子动力学模拟方法研究了铝熔体中Al_(2)O_(3)与Fe和Mn的相互作用关系,从均方位移、径向分布函数、配位数等方面分析了Al_(2)O_(3)对铝熔体中Fe和Mn扩散行为的影响。模拟结果表明:铝熔体中的Al_(2)O_(3)阻碍了Fe和Mn在熔体中的扩散并促使Fe和Mn在其表面偏聚,在模拟条件下,Al_(2)O_(3)含量越高,Fe和Mn的偏聚现象越明显,富Fe相越容易形成,Mn的变质作用被削弱,反之亦然。试验结果表明:ZL108合金中的Al_(2)O_(3)可作为异质基底促进富Fe相的形核和生长。经高效熔剂净化处理后,合金中的Al_(2)O_(3)含量降幅(除杂率)达70.54%,与未处理相比,富Fe相形貌由粗大板片状转变为细小鱼骨状,较弥散地分布在晶界处,名义尺寸由43.2μm降低到14.7μm,富Fe相数量有明显减少、含量(面积百分数)由未处理时的6.84%降低到2.61%,说明Al_(2)O_(3)含量越低,富Fe相越不容易形成,与模拟结果相吻合。