鑄造鋁合金細(xì)化工藝及其機(jī)理研究.pdf

1、隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，制造業(yè)的飛速發(fā)展，人們對(duì)可持續(xù)發(fā)展材料日趨關(guān)注。鋁及其合金具有密度小，比強(qiáng)度高，塑性好，可重復(fù)利用，自然界儲(chǔ)藏量較豐富等優(yōu)點(diǎn)，是可持續(xù)發(fā)展材料之一。然而純鋁及其合金鑄錠晶粒尺寸較大，力學(xué)性能較低，限制了鋁材在現(xiàn)代工業(yè)上更廣泛的應(yīng)用，為此需要提高鋁合金機(jī)械性能。常用的方法是對(duì)其進(jìn)行化學(xué)細(xì)化處理，改善鑄錠組織，制備組織均勻細(xì)小的純鋁及其合金材料。 本文首先應(yīng)用光學(xué)顯微鏡、萬能試驗(yàn)機(jī)以及相關(guān)處理軟件研究了不同細(xì)化劑

2、對(duì)純鋁及鋁合金鑄件組織性能的影響，主要詳細(xì)介紹了金屬Ti細(xì)化劑，Ti-B復(fù)合鹽細(xì)化劑，Ti-C粉末細(xì)化劑，鹽．稀土(Ti-B-La，Ti-C-La)復(fù)合細(xì)化細(xì)化劑的成份配比、加入量、熔煉溫度和保溫時(shí)間對(duì)A356鋁合金鑄件組織晶粒度和力學(xué)性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)金屬Ti、Ti-B復(fù)合鹽，Ti-C粉末細(xì)化劑，對(duì)．A356鋁合金組織都具有明顯的細(xì)化作用。從綜合性能考慮，Ti-B復(fù)合鹽細(xì)化劑(Ti：B=5：1)，對(duì)A356合金的細(xì)化效果最佳。鹽-稀

3、土(Ti-B-La，Ti-C-La)復(fù)合細(xì)化劑不僅對(duì)A356鋁合金中的初生α-Al相有明顯的細(xì)化作用，而且對(duì)共晶Si組織起到很好的變質(zhì)效果，并具有長(zhǎng)效性。但La很活潑，因此，在細(xì)化時(shí)要防止稀土元素的各種損失，提高吸收率。 Ti、B元素的細(xì)化和失效機(jī)理比較復(fù)雜，本文應(yīng)用熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)，相結(jié)構(gòu)定性分析(TEM、SEM)以及定量分析等手段，從微觀角度對(duì)Ti、B元素細(xì)化機(jī)理和失效機(jī)理進(jìn)行了初步分析和探討。將含Ti、B復(fù)合鹽加入熔融的鋁液

4、中會(huì)產(chǎn)生原位反應(yīng)，生成大量均勻細(xì)小，彌散分布的TiB<,2>顆粒和TiAl<,3>顆粒。通過透射電鏡選區(qū)衍射分析得出，TiB<,2>顆粒為六方晶體結(jié)構(gòu)，TiAl<,3>顆粒為四方晶體結(jié)構(gòu)，Al<,3>Ti在TiB<,2>顆粒表面形核，使熔液中存在更多更加細(xì)小的Al<,3>Ti形核顆粒，也減緩了Al<,3>Ti在保溫時(shí)聚集長(zhǎng)大，同時(shí)，Al<,3>Ti又作為α-Al形核核心，所以，Ti-B鹽細(xì)化劑的細(xì)化效果要好于純Ti鹽細(xì)化效果，并且具有長(zhǎng)

5、效性。 在細(xì)化處理過程中保溫時(shí)，熔體中結(jié)晶核心會(huì)發(fā)生聚集沉淀，使熔體中的異質(zhì)核心數(shù)量減少，降低了晶粒細(xì)化效果。通過對(duì)試樣宏觀組織和異質(zhì)形核分析，系統(tǒng)考察了Ti鹽和Ti-B復(fù)合鹽細(xì)化純鋁時(shí)的失效現(xiàn)象，研究發(fā)現(xiàn)在靜置狀態(tài)下，形核核心半徑與保溫時(shí)間、保溫溫度以及細(xì)化劑的加入量等成正比關(guān)系，并且B元素可以有效降低失效現(xiàn)象，抑制晶粒長(zhǎng)大。Al<,3>Ti和TiB<,2>顆粒與金屬鋁液之間存在密度差，是導(dǎo)致失效的原因之一，動(dòng)態(tài)攪拌可以有效延