新型含氧鋁合金復(fù)合細(xì)化劑的制備研究.pdf

1、本文分別以Al-TiO2系和Al-TiO2-B2O3系為實(shí)驗(yàn)反應(yīng)體系，利用熔體直接反應(yīng)法配合半固態(tài)旋轉(zhuǎn)剪切技術(shù)制備了Al-Ti-O和Al-Ti-B-O。利用X射線衍射儀（XRD)分析了含氧復(fù)合細(xì)化劑的物相組成，用金相顯微鏡（OM）和配有能譜儀（EDS）的掃描電鏡（SEM）等設(shè)備研究了顯微組織結(jié)構(gòu)和生成顆粒的形態(tài)、大小、分布等情況，探索了兩種含氧復(fù)合細(xì)化劑對純鋁和A356鋁合金的細(xì)化效果。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴Al-TiO2系

2、和Al-TiO2-B2O3系的反應(yīng)都是可以自發(fā)進(jìn)行的放熱反應(yīng)，理論反應(yīng)溫度分別在900℃和950℃左右。Al-TiO2和Al-TiO2-B2O3兩種體系的反應(yīng)過程中，采用機(jī)械攪拌器將兩種混合粉末（TiO2+Al粉和TiO2+B2O3粉末）分別攪拌加入到半固態(tài)溫度熔體中，利用鍍層刀片的旋轉(zhuǎn)剪切作用使粉末在熔體中均勻分散，在剪切時(shí)間為15min，反應(yīng)溫度為900℃保溫5min的反應(yīng)條件下，Al-TiO2體系反應(yīng)產(chǎn)物主要為Al3Ti和Al2O

3、3顆粒，其中Al3Ti呈灰色棒狀和塊狀，平均尺寸為30μm，Al2O3則為亮白色顆粒，呈彌散分布，平均尺寸為1.5μm。Al-TiO2-B2O3系在反應(yīng)溫度為950℃條件下反應(yīng)產(chǎn)物主要由棒狀的Al3Ti（約50μm）、亮白色彌散分布的Al2O3（約1.5μm）和灰色細(xì)小TiB2（約1μm）三相顆粒組成。⑵鍍層刀片旋轉(zhuǎn)剪切技術(shù)可以有效改善TiO2+Al粉和TiO2+B2O3粉末在半固態(tài)熔體中的分散，剪切時(shí)間為15min時(shí)粉末的分散性最好。

4、提高反應(yīng)溫度或者延長保溫時(shí)間都會對反應(yīng)的進(jìn)行起到促進(jìn)作用，在Al-TiO2體系中，反應(yīng)溫度在850℃到900℃之間時(shí)，隨著反應(yīng)溫度的升高，未反應(yīng)粉末逐漸減少最終完全反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物中細(xì)小顆粒逐漸分散，Al3Ti顆粒呈不規(guī)則塊狀，當(dāng)反應(yīng)溫度升至950℃時(shí)，反應(yīng)生成Al3Ti形態(tài)呈針狀。在Al-TiO2-B2O3體系中，隨著保溫時(shí)間的延長，團(tuán)聚的反應(yīng)產(chǎn)物顆粒不斷擴(kuò)散至均勻分布，反應(yīng)溫度為950℃保溫5min時(shí)，反應(yīng)完全且團(tuán)聚顆粒有一定程度的分

5、散，保溫時(shí)間延長到15min后，細(xì)小顆粒分散性更好，但是Al3Ti顆粒尺寸過大，且出現(xiàn)不利于細(xì)化效果的針狀形態(tài)。⑶針對Al-TiO2-B2O3體系制備Al-Ti-B-O復(fù)合細(xì)化劑的過程，在反應(yīng)過程中對熔體分別施加2min、5min、15min的高能超聲。利用高能超聲場中的聲空化和聲流效應(yīng)可促進(jìn)反應(yīng)的完全進(jìn)行，隨著超聲時(shí)間的延長，能夠在一定程度上細(xì)化Al3Ti顆粒的形態(tài)大小，并且改善團(tuán)聚的細(xì)小顆粒分散性。超聲時(shí)間為5min時(shí)，Al3Ti顆