【摘要】：晶粒細(xì)化可以提高金屬的強(qiáng)度,增強(qiáng)其組織的均勻性。通過(guò)添加晶粒細(xì)化劑對(duì)鋁及鋁合金組織進(jìn)行晶粒細(xì)化,因其工藝簡(jiǎn)單、晶粒細(xì)化效果優(yōu)異,廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。細(xì)化劑種類有很多,其中Al-Ti-B是生產(chǎn)中應(yīng)用比較廣泛的細(xì)化劑。相對(duì)于Al-Ti-B,Al-Ti-C能夠細(xì)化含Zr、Cr、Mn等元素的高強(qiáng)鋁,且有更好的細(xì)化效果,并且能夠克服Al-Ti-B細(xì)化過(guò)程中的缺點(diǎn)。Al-Ti-C中間合金難以制備的主要原因是C在Al中的溶解度極低,容易漂浮到Al液的表面吸附氧阻礙C與Ti反應(yīng)生成Ti C。本文采用電弧產(chǎn)生的瞬間高溫來(lái)制備Al-Ti-C中間合金。利用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、電子探針顯微分析儀(EPMA)、金相顯微鏡(OM)等研究分析了電弧高溫制備的Al-Ti-C及其對(duì)工業(yè)純鋁的細(xì)化效果。研究電弧高溫作用下制備Al-Ti-C中間合金物相組成和組織形貌。電弧高溫作用下Ti、C均勻分布在鋁液中,電弧產(chǎn)生的瞬間溫度可以達(dá)到1500~o C,在Al-Ti-C體系形成局部高溫區(qū)域,促進(jìn)C和Ti發(fā)生反應(yīng)生成Ti C。研究原料對(duì)Al-Ti-C中間合金的影響。電弧高溫作用下制備Al-Ti-C分別選取石墨和C粉作為研究對(duì)象。石墨作為原料比C粉作為原料制備的Al-Ti-C中含有更多數(shù)量的Ti Al_3和Ti C,且沒(méi)有C的殘留。電弧高溫作用下添加Ti C制備的Al-Ti-C中生成較少數(shù)量的Ti Al_3和聚集一塊的Ti C,則Ti C作為原料是不可取的。研究石墨預(yù)處理、鋁液溫度、電流、Ti/C比例、保溫時(shí)間等條件對(duì)制備的Al-Ti-C中間合金的影響。石墨預(yù)處理能夠增加Al和C之間的潤(rùn)濕性,加大C在Al-Ti-C中的流動(dòng)性。不同鋁液溫度下電弧高溫制備Al-Ti-C的組成結(jié)構(gòu)和物相尺寸都有較大區(qū)別。800~o C到900~o C之間,Ti Al_3的尺寸隨著溫度的升高變大,Ti Al_3和Ti C的含量隨著溫度的升高減少。電流為25A,Al-Ti-C中只含有Al和溶解在鋁熔體的Ti。電流為50A,Al-Ti-C中含有Ti Al_3和較少數(shù)量的Ti C。電流為75A,電弧釋放的溫度能夠促進(jìn)Al-Ti-C體系反應(yīng)生成Ti Al_3和Ti C。電流為100A,電弧釋放的瞬間溫度過(guò)高,制備的Al-Ti-C中含有Ti C和較少數(shù)量的Ti Al_3。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,經(jīng)過(guò)10%HF處理的石墨、鈦粉在電流為75A、溫度為800~o C等條件下制備的Al-Ti-C中間合金效果最好。電弧高溫制備的Al-Ti-C加入到工業(yè)純鋁中,分析細(xì)化效果。加入Al-Ti-C后的工業(yè)純鋁晶粒由原先800μm細(xì)化到90μm。研究細(xì)化劑的添加量、溫度、保溫時(shí)間、坩堝對(duì)工業(yè)純鋁細(xì)化的影響。當(dāng)細(xì)化劑添加量為0.4%、溫度為740~oC、保溫時(shí)間30min時(shí)工業(yè)純鋁的細(xì)化效果最好。Al-Ti-C細(xì)化后的工業(yè)純鋁中出現(xiàn)了的“暈圈”結(jié)構(gòu)�！皶炄Α苯Y(jié)構(gòu)有助于工業(yè)純鋁的細(xì)化,主要原因是晶粒生長(zhǎng)前沿的“暈圈”內(nèi)部存在著有效形核,對(duì)周圍的晶粒生長(zhǎng)起到抑制作用,從而產(chǎn)生細(xì)化效果。
【圖文】：

圖 1.1 包晶反應(yīng)過(guò)程的示意圖釋 Al-Ti 中間合金的細(xì)化過(guò)程，也可以解解，細(xì)化效果衰減等問(wèn)題，但是無(wú)法解釋問(wèn)題[64]。現(xiàn)，細(xì)化晶粒內(nèi)部存在 TiC 或 TiB2粒子時(shí)來(lái)。Maxwell[71]研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)鋁熔體內(nèi)部 Ti ，并在晶粒中心發(fā)現(xiàn)了 TiAl3顆粒。有些適合作為金屬內(nèi)部晶粒的形核基底，但是，不能穩(wěn)定存在。所以，復(fù)相形核理論在的條件下。劉相法等人研究發(fā)現(xiàn)不同尺就 TiAl3的形貌來(lái)說(shuō)塊狀 TiAl3的細(xì)化效果研究者研究發(fā)現(xiàn)板條狀的 TiAl3最快溶解iAl3溶解速度和形貌的對(duì)應(yīng)關(guān)系也說(shuō)明 T

電弧高溫作用下制備 Al-Ti-C 中間合金工藝研究的 Al-Ti-C 作為細(xì)化劑對(duì)工業(yè)純鋁細(xì)化。首先把 的氧化鋁坩堝(或石墨坩堝)中，熔化工業(yè)純鋁，。然后按比例加入細(xì)化劑(制備的 Al-Ti-C 中間合金，攪拌使其反應(yīng)完全。測(cè)定溫度，，保溫一段時(shí)間中。截取試樣，經(jīng)砂紙研磨、拋光、腐蝕后用數(shù)定晶粒大小。量分別為 0%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%0min、40min。圖如圖 2.1 所示
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG146.21

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2667829