熔劑輔助潤濕下Al-Ti-C晶粒細(xì)化劑合成過程研究.pdf

1、Al-Ti-C是一種高效的鋁及其合金晶粒細(xì)化劑，具有優(yōu)異的細(xì)化效果和抗細(xì)化衰減能力，然而由于鋁與碳潤濕困難，使其合金化困難，難以在工業(yè)上得到推廣和應(yīng)用。本文針對Al-Ti-C晶粒細(xì)化劑合成過程中的本質(zhì)問題C/Al界面間潤濕與反應(yīng)行為，重點(diǎn)研究輔助潤濕條件下C/Al界面潤濕角測定、潤濕劑條件下鋁鈦合金的制備以及制備過程中的潤濕行為，以優(yōu)化制備Al-Ti-C晶粒細(xì)化劑的條件。并結(jié)合文獻(xiàn)資料在實(shí)驗(yàn)室條件下通過熔鑄-原位反應(yīng)制備Al-Ti-C晶

2、粒細(xì)化劑、考察制備的Al-Ti-C晶粒細(xì)化劑在不同條件下對鋁的細(xì)化效果，從而評定晶粒細(xì)化劑的質(zhì)量、研究細(xì)化衰減機(jī)制。研究工作主要成果和結(jié)論如下:
　　(1)設(shè)計(jì)制造了用于界面潤濕與反應(yīng)研究的座滴式潤濕裝置和氣體保護(hù)的反應(yīng)裝置。座滴式潤濕裝置，通過真空條件和特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠消除氧化膜對C/Al界面潤濕性的不良影響，可以直觀分析C/Al潤濕角的大小，進(jìn)而分析C/Al潤濕條件、界面反應(yīng)行為，以優(yōu)化制備Al-Ti-C晶粒細(xì)化劑。

3、　　(2)在潤濕反應(yīng)裝置中Al熔體在(KF-AlF3)E共晶鹽（過量）和熔劑K2TiF6條件下與石墨片發(fā)生潤濕的溫度是850℃(1123K)，隨著溫度的升高，潤濕角逐漸減少，當(dāng)溫度達(dá)到950℃(1223K)時(shí)，平衡接觸角達(dá)到30°，繼續(xù)升高溫度以及延長保溫時(shí)間，潤濕角不再明顯變化。
　　(3)在Al-Ti熔體/熔劑潤濕與反應(yīng)體系中，隨著鈦含量的增加，溫度的升高，鋁鈦合金熔滴與潤濕劑的潤濕作用增加。在較低溫度下，隨著鈦含量的增加，熔

4、滴形態(tài)逐漸鈾球形轉(zhuǎn)變?yōu)楸馇蛐危谳^高溫度下形態(tài)逐漸由扁球形轉(zhuǎn)變?yōu)榍蛐?。在體系中添加無機(jī)鹽K2TiF6以后，熔融的鋁鈦合金分散在熔鹽中，與溶劑呈現(xiàn)乳化狀態(tài)。
　　(4)在潤濕劑參與的反應(yīng)體系中，反應(yīng)過程中生成了較多的微米級的TiAl3相，并且TiAl3的形態(tài)與溫度有關(guān)，溫度790℃時(shí)候反應(yīng)產(chǎn)生的TiAl3主要以塊狀形式存在，溫度850℃時(shí)反應(yīng)產(chǎn)生的TiAl3主要以針條狀存在。
　　(5)利用熔鑄-原位反應(yīng)法在輔助溶劑條件下制

5、備Al-Ti-C晶粒細(xì)化劑，比較發(fā)現(xiàn)Al-3Ti-0.15C和Al-5Ti-0.25C晶粒細(xì)化劑具有較好的細(xì)化效果和抗細(xì)化抗衰減能力，Al-5Ti-0.25C細(xì)化能力優(yōu)于Al-3Ti-0.15C。
　　(6) Al-5Ti-0.25C晶粒細(xì)化劑細(xì)化實(shí)驗(yàn)時(shí)的最優(yōu)化工藝參數(shù)為:細(xì)化時(shí)間為8min左右，細(xì)化劑添加量為0.2％，最小晶粒尺寸175μm。
　　(7)細(xì)化劑的細(xì)化衰減機(jī)制為:隨著保溫溫度的延長，TiC在鋁熔體中不穩(wěn)定，會(huì)