化學(xué)細(xì)化純鋁及其合金鑄件的組織性能及機(jī)理研究.pdf

1、鋁及其合金具有密度小，比強(qiáng)度高，塑性好，且可重復(fù)利用以及自然界蘊(yùn)藏量較豐富等優(yōu)點(diǎn)，因此鋁及其合金被廣泛應(yīng)用于電力、汽車和航空航天等工業(yè)領(lǐng)域。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)上更廣泛的推廣應(yīng)用，為此需要提高其機(jī)械性能。常用的方法是對其進(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)顯微鏡以及力學(xué)性能測試設(shè)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(xì)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(fù)合鹽等細(xì)化劑的細(xì)化效果，得出Ti，B復(fù)合鹽細(xì)化劑細(xì)化效果最好的結(jié)論，然后系統(tǒng)研究了復(fù)合鹽細(xì)化劑Ti，B比例，細(xì)化劑含量以及保溫時(shí)間等對純鋁及其合金組織性能的影響，優(yōu)化了細(xì)化劑的細(xì)化工藝。最后應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)，X射線衍射(XRD)，光學(xué)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(fù)合鹽細(xì)化劑細(xì)化機(jī)理進(jìn)行了初步分析與探討。實(shí)驗(yàn)得出以下結(jié)果。 應(yīng)用Ti：B原子比為5：1的復(fù)合鹽細(xì)化劑細(xì)化純鋁及其合金鑄件，具有組織均勻、細(xì)小，力學(xué)性能優(yōu)異，并且還具有細(xì)化效果穩(wěn)定，快速性(小于5分鐘)和長效性(12小時(shí)以上)等優(yōu)點(diǎn)，因此是理想的純鋁及其合金細(xì)化劑。 5Ti1B復(fù)合鹽細(xì)化劑細(xì)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(shí)。 將含Ti、B復(fù)合鹽加入熔融

4、的鋁液中會產(chǎn)生原位反應(yīng)，生成大量均勻細(xì)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(jié)構(gòu)(a=b=0.3028nm，c=0.3228nm)，TiAl3顆粒為四方晶體結(jié)構(gòu)(a=b=0.3849nm，c=0.8610nm)。 純B鹽對純鋁及其合金基本沒有細(xì)化效果，而純Ti鹽雖有明顯細(xì)化效果，但仍不及Ti，B復(fù)合鹽的細(xì)化效果。這是由于鋁液中反應(yīng)生成的TiB2顆?？梢宰鳛門iAl