Al-Ti-B-O復(fù)合細(xì)化劑的制備及細(xì)化行為研究.pdf

1、本文以Al-TiO2-B2O3系為反應(yīng)體系，分別采用反應(yīng)燒結(jié)法和熔體反應(yīng)法成功制備了Al-Ti-B-O復(fù)合細(xì)化劑。利用X-射線衍射儀(XRD)、金相顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)和能譜儀(EDS)等多種現(xiàn)代分析手段，研究了復(fù)合細(xì)化劑的相組成、顯微組織和生成顆粒的形貌、大小、分布等特征，檢測(cè)了復(fù)合細(xì)化劑對(duì)純鋁和A356合金的細(xì)化效果。
　　Al-TiO2-B2O3系的反應(yīng)是可以自發(fā)進(jìn)行的放熱反應(yīng)，理論反應(yīng)溫度在900℃左右。混合

2、粉末壓塊(Al+TiO2+B2O3)在900℃保溫5min(900℃-5min)反應(yīng)燒結(jié)時(shí)不能實(shí)現(xiàn)完全反應(yīng)，反應(yīng)生成的Al3Ti呈粗大的長(zhǎng)棒狀均勻分布在Al基體中，尺寸在60μm左右，Al2O3（＜1.5μm）和TiB2（約1μm）兩種細(xì)小顆粒主要分布在Al基體的晶界處。反應(yīng)燒結(jié)是緩慢的反應(yīng)擴(kuò)散過(guò)程，升高燒結(jié)溫度或延長(zhǎng)保溫時(shí)間有利于促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行;Al3Ti隨燒結(jié)溫度的升高容易生長(zhǎng)為粗大的長(zhǎng)棒狀，在較低溫度下隨保溫時(shí)間的延長(zhǎng)不易長(zhǎng)大;A

3、l2O3和TiB2兩種細(xì)小顆粒隨燒結(jié)溫度的升高或是保溫時(shí)間的延長(zhǎng)在Al基體中趨于彌散分布，不易聚集長(zhǎng)大;壓塊在950℃-5min和850℃-4h反應(yīng)燒結(jié)時(shí)可以實(shí)現(xiàn)完全反應(yīng)，850℃-4h反應(yīng)燒結(jié)得到的顆粒相的形貌、尺寸、分布相對(duì)較好，Al3Ti的尺寸在45μm左右。
　　通過(guò)機(jī)械攪拌可以將反應(yīng)物顆粒(TiO2+B2O3)加入Al-0.4％Ti合金半固態(tài)熔體中，攪拌時(shí)間為9min時(shí)反應(yīng)物顆粒團(tuán)在熔體中的分散性較好，結(jié)合鍛壓工藝可以減

4、少基體中的氣孔，促進(jìn)反應(yīng)物顆粒與基體的緊密結(jié)合。將鍛壓之后的半固態(tài)凝固試樣升溫至900℃進(jìn)行熔體反應(yīng)制備Al-Ti-B-O復(fù)合細(xì)化劑，反應(yīng)生成的Al3Ti相呈塊狀，尺寸在25μm左右，Al2O3、 TiB2細(xì)小顆粒在晶界處團(tuán)聚，反應(yīng)物之間反應(yīng)不完全導(dǎo)致生成的顆粒相較少。在反應(yīng)過(guò)程中對(duì)熔體分別施加2min、4min、6min的高能超聲場(chǎng)，高能超聲的聲流效應(yīng)和聲空化效應(yīng)能有效促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行，延長(zhǎng)超聲作用時(shí)間有助于細(xì)化塊狀A(yù)l3Ti，并在一定

5、程度上改善細(xì)小顆粒的團(tuán)聚現(xiàn)象。高能超聲作用時(shí)間為4min時(shí)，Al3Ti的尺寸細(xì)化到10μm左右，繼續(xù)延長(zhǎng)作用時(shí)間尺寸變化不大，超聲作用時(shí)間控制在4min-6min為宜。
　　Al-Ti-B-O復(fù)合細(xì)化劑能有效細(xì)化純鋁和A356合金。與Al-5Ti-1B細(xì)化劑相比，850℃-4h反應(yīng)燒結(jié)制得的復(fù)合細(xì)化劑細(xì)化性能更好，尺寸較小的棒狀A(yù)l3Ti有利于提高細(xì)化性能，分散的TiB2顆粒對(duì)復(fù)合細(xì)化劑的抗衰退能力有利。采用熔體反應(yīng)法制備復(fù)合細(xì)化