Ti、Zr復(fù)合孕育劑細(xì)化鋁銅合金晶粒機(jī)理研究.pdf

1、鋁銅合金由于具有良好的高溫和超低溫等性能,廣泛應(yīng)用于航空航天、航海、輕型裝甲以及運(yùn)輸車輛等工業(yè)領(lǐng)域。隨著應(yīng)用的越來越廣泛,對(duì)鋁銅合金性能提出了更高的要求,因此有必要采取有效措施提高鋁銅合金的性能。晶粒細(xì)化是提高材料強(qiáng)度和塑性,改善合金材料綜合性能重要的方法之一。在工業(yè)生產(chǎn)中,向合金熔體中添加晶粒細(xì)化劑并在凝固過程中通過非均勻形核使晶粒細(xì)化是目前最為簡(jiǎn)便又有效的方法。
　　本文通過向鋁銅合金中分別單獨(dú)添加或復(fù)合添加合金元素Ti、Zr

2、時(shí),對(duì)合金微觀組織形貌、合金的物相、形核核心形貌及形核反應(yīng)溫度進(jìn)行了分析,探究了孕育劑Ti、Zr對(duì)鋁銅合金晶粒的細(xì)化機(jī)理。主要取得了以下研究成果:
　　復(fù)合孕育劑Ti、Zr對(duì)鋁銅合金的細(xì)化作用是相容的。鋁銅合金中未添加合金元素Ti、Zr時(shí),晶粒組織為粗大的樹枝晶;Ti或Zr元素的單獨(dú)添加可促使樹枝晶轉(zhuǎn)變?yōu)榈容S晶,細(xì)化了合金晶粒組織;復(fù)合添加Ti、Zr時(shí),當(dāng)Ti、Zr孕育劑總量與單獨(dú)添加Ti或 Zr元素的含量相當(dāng)時(shí),晶粒組織進(jìn)一步細(xì)

3、化;隨著合金中 Ti、Zr元素含量的逐漸增加,合金鑄態(tài)組織逐步細(xì)化。當(dāng)w(Zr)=0.1％、w(Ti)=0.5%時(shí),晶粒細(xì)小,合金抗拉強(qiáng)度最高,為181MPa。
　　鋁銅合金中添加大量的合金元素Ti和Zr時(shí),在合金中出現(xiàn)了兩種復(fù)合物,一種是由Al、Ti、Zr三種元素組成的復(fù)雜化合物Al3(Ti, Zr)相;另一種為Al3Ti相依附于Al3Zr相外形成的“雙重粒子”。由分析后可知:復(fù)雜的Al3(Ti, Zr)相可以作為非均勻形核核心

4、。合金熔體中Al3(Ti, Zr)相通過包晶反應(yīng):L+Al3(Ti, Zr)→α-Al促進(jìn)α-Al非均勻形核,包晶反應(yīng)溫度為685.7℃;同時(shí),隨著熔體溫度的逐漸下降,雙重粒子外層的Al3Ti層與鋁液發(fā)生包晶反應(yīng):L+Al3Ti→α-Al,促進(jìn)α-Al非均勻形核。
　　鋁銅合金中孕育劑Ti、Zr含量較少時(shí),合金凝固時(shí)主要以細(xì)小的Al3Ti相和Al3Zr相作為非均勻形核核心促進(jìn)α-Al形核;當(dāng)孕育劑Ti、Zr的含量較高時(shí),除了以細(xì)小