Zr基非晶合金對A356鋁合金晶粒細(xì)化的行為研究.pdf

1、A356合金是鋁合金輪轂行業(yè)應(yīng)用最廣泛的鑄造合金，但合金中存在粗大的晶粒和針片狀的共晶硅，導(dǎo)致合金的力學(xué)性能下降，嚴(yán)重的制約了合金的應(yīng)用。添加細(xì)化劑進(jìn)行細(xì)化晶粒是最有效的改善合金的力學(xué)性能的措施。然而，現(xiàn)今工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用的Al-5Ti-1B中間合金細(xì)化效果不夠理想，不能滿足企業(yè)的要求。因此急需尋找一種新型的細(xì)化劑，能夠細(xì)化A356合金的晶粒，提高合金的強(qiáng)韌性，解決企業(yè)的難題。
　　本文制備出一系列的Zr基非晶態(tài)合金細(xì)化劑，研究其對A

2、356合金的細(xì)化效果。采用光學(xué)顯微鏡(OM)、電子掃描顯微鏡(SEM)、EDS能譜、X射線衍射儀(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線衍射(XRD)、差熱分析儀(DSC)等分析測試手段，對試樣進(jìn)行表征分析，研究其細(xì)化機(jī)理;采用萬能試驗(yàn)機(jī)和維氏硬度計(jì)對細(xì)化后的合金的力學(xué)性能進(jìn)行研究。
　　本文的研究結(jié)果如下:
　?。ㄒ唬┯捎诜蔷Ш辖鸬亩嘟M元性，增加Al的金屬間化合物形成的幾率;非晶合金的隨機(jī)密堆結(jié)構(gòu)被破壞，合金成分偏離共

3、晶點(diǎn)，這些原子間較強(qiáng)的作用力反而會(huì)促進(jìn)形核;多組元的存在促進(jìn)了系統(tǒng)熵增，增加了固液界面能，同時(shí)局部液體粘度的增加抑制了原子的長程擴(kuò)散，抑制了晶體的進(jìn)一步長大，從而達(dá)到晶粒細(xì)化的效果;
　　（二）試樣中(Ti1-xZrx)Al3包圍TiAl3相生長，互不分離，有明顯的漸變過渡區(qū)，且(Ti1-xZrx)Al3相中Zr含量較低。其晶格常數(shù)與TiAl3的很接近，仍能夠有效促進(jìn)α-Al形核;
　?。ㄈ㈱r元素與Al結(jié)合形成Al3Zr

4、原子團(tuán)在一定溫度和濃度下，減少形核功，形成晶核，這樣就增加了非均質(zhì)形核的核心，起到細(xì)化晶粒的作用;Al3Zr顆粒對位錯(cuò)、晶界等晶體缺陷的釘扎作用，使得合金的形變強(qiáng)化效果顯著增強(qiáng);
　　（四）Zr56Co22Al16Ag6非晶條帶細(xì)化處理預(yù)加Al-Ti-B細(xì)化劑的A356鋁合金可顯著提高合金的力學(xué)性能，添加量為0.4wt％，保溫時(shí)間為10min時(shí)，相比于未添加細(xì)化劑，抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和伸長率分別提高了7.0％、3.3％和64.4％