SHS鑄造法制備Al-Ti-C晶粒細化劑工藝研究.pdf

1、本文采用SHS鑄造法，將混合均勻的鈦源，碳源等原料粉末做成預(yù)制塊，用鐘罩將其壓入高溫鋁液中，利用鋁液的高溫使混合料發(fā)生SHS反應(yīng)，反應(yīng)完畢將鋁液澆注到鑄鐵型中，制備了Al-Ti-C晶粒細化劑。通過光學(xué)顯微鏡(OM)、JEM-2010透射電鏡(TEM)、Y-2000X射線衍射分析儀(XRD)、JSU-6700F場發(fā)射掃描電鏡(SEM)及其附帶的Oxford型能量色散光譜儀(EDS)，系統(tǒng)研究了鈦源種類、碳源種類、石墨表面狀態(tài)、石墨加入方式

2、、預(yù)制塊加入溫度、少量鎂粉、鋁粉顆粒尺寸、C/Ti、擠壓變形處理、重熔等工藝參數(shù)對SHS鑄造法制備Al-Ti-C晶粒細化劑的過程及產(chǎn)物微觀結(jié)構(gòu)的影響，探討了AI-Ti-C晶粒細化劑對工業(yè)純鋁的細化效果。為了擴大Al-Ti-C晶粒細化劑的應(yīng)用范圍，將其與稀土、磷鹽進行了復(fù)合，制備了Al-Ti-C-La、Al-Ti-C-P晶粒細化劑，討論了稀土在晶粒細化劑中的作用，探討了Al-Ti-C-P晶粒細化劑對鋁硅合金的細化效果。 研制Al-

3、Ti-C晶粒細化劑的關(guān)鍵點是設(shè)法解決碳源與鋁液的潤濕性問題，以及在制備過程中碳的吸收率過低和合金化問題。本文緊緊圍繞這個關(guān)鍵點采取的主要措施有：對石墨的表面狀態(tài)進行處理，預(yù)熱石墨，提高鋁液中加入石墨的溫度，在鈦粉和石墨粉中添加鎂粉、鋁粉、鑭粉等活化劑，強力攪拌等。實驗結(jié)果表明：通過上述措施后，碳源和鋁液的潤濕性大大加強。 SHS鑄造法制備Al-Ti-C晶粒細化劑的過程研究表明：鈦源采用純鈦粉、碳源采用石墨粉的Al-Ti-C晶粒細

4、化劑的組織優(yōu)于鈦源采用K2TiF6、碳源采用碳黑的Al-Ti-C晶粒細化劑的組織；對石墨的表面狀態(tài)進行處理后石墨的吸收率大大提高；隨著預(yù)制塊加入鋁液中的溫度的提高，Al-Ti-C晶粒細化劑中的主要相TiAL3隨溫度的升高由大塊狀向針狀，針狀和塊狀混合的形態(tài)變化，而TiC顆粒由無到有，逐漸增多，石墨空洞由多到少；隨鎂含量的增加，針片狀TiAL3針由細變粗，TiC顆粒的數(shù)量也有所增加；當(dāng)鋁粉大小為100-200目的細鋁粉時，制備的Al-Ti

5、-C晶粒細化劑由塊狀TiAL3、粒狀TiC和Al基體組成；隨著C/Ti由1∶4變化成1∶40，TiAL3的形貌由塊狀向細針狀、粗大針狀甚至板條狀演變；經(jīng)過擠壓后的Al-Ti-C晶粒細化劑的相組成沒有變化，但引起TiAL3相在變形應(yīng)力作用下斷裂，減小成短棒或小塊狀，TiAL3相和TiC顆粒更為細小彌散分布；隨著重熔溫度的升高，塊狀TiAL3相尺寸增大，其數(shù)目減少，TiC顆粒具有明顯的遺傳性。 本實驗中最佳的Al-Ti-C晶粒細化劑

6、的制備工藝為：鈦源采用純鈦粉，碳源采用10％的HF浸泡處理過的石墨粉，鋁粉采用100-200目的細鋁粉，將鈦粉、石墨粉、鋁粉并加入少量的鎂粉做成預(yù)制塊(C/Ti為1∶8，鎂粉含量為2％)，加入到950℃的鋁液中。細化效果實驗表明：純鋁細化后晶粒尺寸可達到100μm左右，保溫4個小時后才看出明顯的衰退趨勢，經(jīng)過擠壓的Al-Ti-C晶粒細化劑細化工業(yè)純鋁時晶粒細化效果比未經(jīng)過擠壓的差。 鑭與Al-Ti-C晶粒細化劑復(fù)合后，TiAl3