铝合金中tiblt2gt、tic界面过渡区（相）的研究

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1、山东大学博士掌位论文摘要本文利用电子探针显微分析仪(EPMA)、X射线衍射仪(Ⅺm)、差示扫描量热仪(DSC)、光学显微镜(OM)及透射电镜(TEM)等测试手段对"riB2、TiC等钛化物在铝及其合金熔体中的行为及其形核机制进行了研究探讨。研究发现：n132、TiC等钛化物引入铝熔体后都存在明显的沉淀现象，且实际沉淀速度比理论的快得多：微量TiB2、TiC等钛化物的加入，能引起铝熔体粘度的突变现象，且粘度与细化效果有一定的对应关系，熔体的粘度值越大，凝固后a-Al的晶粒尺寸越细小均匀。这表明在某种程度上粘度可以作为铝熔体凝固组织晶粒

2、度的判据，为生产中由熔体状态直接监控其最终细化效果提供了可能；此外，'riB2粒子的加入能导致过冷度AT的显著减小。分析认为，以上现象与'riB2、TiC等钛化物引入后铝熔体结构的改变有关。TEM分析发现，快速凝固试样中a-A1晶粒核心处的TiB2或TiC颗粒周围都存在一个富Ti过渡区。由于快速凝固能将瞬时的熔体结构部分保留下来，因此固态下的富n过渡区应由液态下的"fiB2或TiC界面富n过渡区演化而来，由此本文提出了“2riB2、TiC界面富n过渡区”的形核机制，并利用该机制解释了细化过程中的粘度突变、“中毒”等重要现象。基于“"

3、liB2、TiC界面富n过渡区”机制及Al-Ti．B中间合金细化效果的组织遗传效应，本文改进了有效遗传因子数的数学表达式：^，鲁效=皖IT毋：lN‰：或^，；教=七k“^l⋯’一lN‰。据此，可在细化之前，根据AI·Ti—B中间合金中TiB2粒子的数量与分布及TiA

4、3的形态和尺寸，估算出其有效遗传因子数，作为评价灿．n．B中间合金细化效果的重要依据。铝熔体中Si、Mg、Cu的存在对TiC界面富Ti过渡区产生了不同程度的影响：Si与nC反应生成了A14C3或SiC，它们包裹在TiC颗粒周围或者使nC完全消失；nAJ3与Si反应生成了

5、TiAl2。Si04三元化合物，使熔体中缺乏活性的n原子，导致TiC界面上无法形成富n过渡区，甚至使已有的也遭到破坏，因此出现了严重的细化衰退；Mg存在时，TiC和TiAl3的热稳定性与在纯铝中相似，保温时间延长时，少量的TiC与舢反应生成了AhC3，使部分的TiC界面富n过渡区遭到破坏，故出现了轻微的细化衰退；而Cu的存在使得TiC较稳定，而摘要TiAl3则与合金中的Cu反应生成一种新的n．Al-Cu相，近似为Ti(Al，Cu)2，从而无法提供足量的n原子来形成大量的TiC界面富Ti过渡区，因此也造成了一定的细化衰退。这表明TiC

6、的不稳定或熔体中无法形成大量的活性Ti都能导致细化衰退，要得到好的细化效果二者缺一不可。AI．P中间合金变质后的共晶A1．Si合金中，只加入0．2％A1．5Ti．1B或A1．8Ti．2C时就能使初晶硅的尺寸由40pro左右减小到209m左右。EPMA分析发现，当熔体中添加了TiB2颗粒时，初晶硅的核心既有AlP又有TiB2颗粒，且AlP作为过渡相分布于TiB2颗粒周围；而添加TiC颗粒时，由于其不稳定性与舢发生反应生成了大量的A14C3，故初晶硅的核心处除了AlP还有A14c3颗粒。由Tumbull—Vonnegut公式计算可得Ti

7、B2的(112)晶面和AlP的(442)晶面的失配度约为7．27％，而AhCs的(110)晶面和AIP的(311)晶面的失配度约为5％，属于完全共格界面，故TiB2、A14C3是AlP良好的结晶衬底，AlP极易向其偏聚，并通过如下类包晶耦合反应生成由中心的TiB2(或A14C3)颗粒及其界面处的AlP过渡相构成的祸合粒子：TiB2(S)+AlP(1)一TiB2·AlP(s)，AhC3(s)+AlP(1)一AhC3·AlP(s)。由于TiB2(或AhC3)颗粒数量众多，形成的耦合粒子数量也较多，这为初晶硅提供了大量的异质形核质点，故得

8、到的初晶硅数量较多，尺寸也相应变小，此为初晶Si的耦合粒子形核机制。关键词：铝合金；TtB2；TiC)界面过渡区(相)；异质形核n山东大掌博士学位论文AbstractThebehaviorsofTiB2andTiCparticlesinpurealuminumoraluminumalloymeltandthenucleationmechanismswerestudiedbyusingelelxon-probemicro-analyzer(EPMA)，X-raydiffraction(XRD)，differentialscanning

9、calorimeter①so)，opticalmicrograph(OM)andscanningelectronmicroscope(SEM)，etc．Theresultsindicatethatthereareobviousdepo