化學細化純鋁及其合金鑄件的組織性能及機理研究.pdf

1、鋁及其合金具有密度小，比強度高，塑性好，且可重復利用以及自然界蘊藏量較豐富等優(yōu)點，因此鋁及其合金被廣泛應用于電力、汽車和航空航天等工業(yè)領域。然而純鋁及其合金鑄錠晶粒尺寸較大，力學性能較低，限制了鋁材在現(xiàn)代工業(yè)上更廣泛的推廣應用，為此需要提高其機械性能。常用的方法是對其進行化學細化處理，改善鑄錠組織，制備組織均勻細小的純鋁及其合金材料。 本文首先應用光學顯微鏡以及力學性能測試設備等研究了熔煉溫度和模具溫度等工藝對純鋁及鋁合金鑄件組

2、織性能的影響，接著詳細比較了中間合金Al-4.3Ti，Al-4.12Ti-1.24B，純B鹽，純Ti鹽和含Ti，B復合鹽等細化劑的細化效果，得出Ti，B復合鹽細化劑細化效果最好的結論，然后系統(tǒng)研究了復合鹽細化劑Ti，B比例，細化劑含量以及保溫時間等對純鋁及其合金組織性能的影響，優(yōu)化了細化劑的細化工藝。最后應用化學反應熱力學，X射線衍射(XRD)，光學顯微鏡，掃描電鏡(SEM)及其能譜和透射電鏡(TEM)及其選區(qū)衍射等從微觀角度對Ti，B

3、復合鹽細化劑細化機理進行了初步分析與探討。實驗得出以下結果。 應用Ti：B原子比為5：1的復合鹽細化劑細化純鋁及其合金鑄件，具有組織均勻、細小，力學性能優(yōu)異，并且還具有細化效果穩(wěn)定，快速性(小于5分鐘)和長效性(12小時以上)等優(yōu)點，因此是理想的純鋁及其合金細化劑。 5Ti1B復合鹽細化劑細化鋁及其合金合理的工藝為：熔煉溫度700～750℃，Ti含量0.05～0.5wt％，保溫4小時。 將含Ti、B復合鹽加入熔融

4、的鋁液中會產生原位反應，生成大量均勻細小，彌散分布的TiB2顆粒和TiAl3顆粒。X射線衍射和透射電鏡選區(qū)衍射分析得出，TiB2顆粒為六方晶體結構(a=b=0.3028nm，c=0.3228nm)，TiAl3顆粒為四方晶體結構(a=b=0.3849nm，c=0.8610nm)。 純B鹽對純鋁及其合金基本沒有細化效果，而純Ti鹽雖有明顯細化效果，但仍不及Ti，B復合鹽的細化效果。這是由于鋁液中反應生成的TiB2顆粒可以作為TiAl