化学细化纯铝及其合金铸件的组织性能及机理研究

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1、摘要铝及其合金具有密度小，比强度高，塑性好，且可重复利用以及自然界蕴藏量较丰富等优点，因此铝及其合金被广泛应用于电力、汽车和航空航天等工业领域。然而纯铝及其合金铸锭晶粒尺寸较大，力学性能较低，限制了铝材在现代工业上更广泛的推广应用，为此需要提高其机械性能。常用的方法是对其进行化学细化处理，改善铸锭组织，制备组织均匀细小的纯铝及其合金材料。本文首先应用光学显微镜以及力学性§＆测试设备等研究了熔炼温度和模具温度等工艺对纯铝及铝合金铸件组织性能的影响，接着详细比较了中间合金AI一4．3Ti，A1-4．12Ti一1．24B，纯B盐，纯Ti盐和含Ti，B复合盐等

2、细化剂的细化效果，得出Ti，B复合盐细化剂细化效果最好的结论，然后系统研究了复合盐细化剂Ti，B比例，细化剂含量以及保温时间等对纯铝及其合金组织性能的影响，优化了细化剂的细化工艺。最后应用化学反应热力学，X射线衍射(XRD)，光学显微镜，扫描电镜(SEM)及其能谱和透射电镜(TEM)及其选区衍射等从微观角度对Ti，B复合盐细化剂细化机理进行了初步分析与探讨。实验得出以下结果。应用Ti：B原子比为5：l的复合盐细化剂细化纯铝及其合金铸件，具有组织均匀、细小，力学性能优异，并且还具有细化效果稳定，快速性(小于5分钟)和长效性(12小时以上)等优点，因此是理

3、想的纯铝及其合金细化剂。5TilB复合盐细化剂细化铝及其合金合理的工艺为：熔炼温度700～7500C，Ti含量0．O5～0．5wt％，保温4小时。将含Ti、B复合盐加入熔融的铝液中会产生原位反应，生成大量均匀细小，弥散分布的TiB2颗粒和TiAl3颗粒。x射线衍射和透射电镜选区衍射分析得出，TiB2颗粒为六方晶体结构(a-b=O。3028nm，c=0，3228nm)，TiAl3颗粒为四方晶体结构(a=b=0．3849nm．c=0．86tonm)。纯B盐对纯铝及其合金基本没有细化效果，而纯Ti盐虽有明显细化效果，但仍不及Ti，B复合盐的细化效果。这是由于

4、铝液中反应生成的TiB2颗粒可以作为TiAl3颗粒形核核心，抑制TiAl3颗粒长大，起到细化TiAl3颗粒的作用，而TiAl3颗粒作为a—A1的非均匀形核核心，起到了细化旺．Al晶粒的作用。表明只有当B原子与Ti原子同时；0nA．N熔融的铝液中时，B原子才能够起到间接得细化晶粒的作用的。5TilB复合盐细化剂对大尺寸的浇铸圆棒同样具有明显的细化效果，细化后的延伸率以及抗拉强度可较大幅度提高，表明该细化剂在工业中具有较高的应用价值。关键词：铝合金，细化剂，组织性能，细化及失效枫理。IIAbstractPurealuminumandaluminumallo

5、yshavemanyadvantages，suchaslowerdensity,betterplasticity，higherstrengthtomassratio(矾／p)，easyrecycleandabundantreserves，etc．Sotheycanbewidelyusedinmanyfields，suchaspowersystem，automobileandaerospace，etc．However,thewiderapplicationofthepurealuminumandaluminumalloyinthemodemindustr

6、ywillberestrictedsincethemechanicalpropertyofthematerialisrelativelow,oneofthemainreasonsresultingtothelowmechanicalpropertyisthecoarsergrainsizeofthecastings．SothereOU曲ttobesomewaystoimprovethemechanicalproperty．Refiningistheidealwaytoacquiremorefineranduniformmicrostmctureandi

7、mprovethemechanicalpropertyofthecastingsofpurealuminumandaluminumalloys．Firstly，opticalmicroscopeandmaterialstestequipmentwereusedtostudytheinfluenceoftechnologies，suchasthemoltentemperatureandmouldtemperature，onthemicrostructureandpropertyofpurealuminumandaluminumalloyscastings

8、inthisthesis．Secondly,therefininge舵ctsofmastera