回转水纺丝工艺及其在铝合金线材制备中的应用

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1、上海交通大学硕士学位论文回转水纺丝工艺及其在铝合金线材制备中的应用姓名：金澜申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：孙宝德20060101上海交通大学硕士学位论文回转水纺丝工艺及其在铝合金线材制备中的应用摘要回转水纺丝法是快速凝固工艺的一种，该方法可以用于制备具有很高连续性和圆整度的线材，并且能够改善合金微观组织，提高材料的性能。本文中自行设计了回转水纺丝设备，包括喷嘴、旋转水鼓、感应线圈等。并探索了一套与之相适应的纺丝工艺，即在喷射压力为0.1MPa，水鼓转速为300r/min，喷射角度为50°，喷嘴孔径为0.2mm时，可以得到连续均匀圆整的合金线材。此外，还分析了

2、主要工艺参数对线材连续性和圆整度的影响。并利用该工艺制备了两种线材：Al-1wt.%Si键合线和Al-5Ti-1B晶粒细化剂。对由该工艺得到的直径为0.2和0.3mm的Al-1%Si键合线细丝的组织进行了观测与分析，发现组成相明显地被细化，其中，细小等轴晶的晶粒尺寸约为4µm，枝晶的二次枝晶臂间距在4-5µm之间；α-Al基体中硅颗粒的分布更加均匀，等轴晶内部的硅颗粒尺寸为300-400nm，胞晶晶界上分布的硅的尺寸为10µm左右。微观组织的改善有利于其进一步拉拔至更细直径的键合线。对由该工艺得到的直径为0.5mm的Al-5Ti-1B晶粒细化剂线材的组织进行观察和分析，发现

3、其微观组织有了很大程度的改善，其中TiAl3粒子的尺寸减小很多，平均约为5µm，呈短杆状，TiB2颗粒的聚集程度明显降低，两种粒子在基体中的分布都更加均匀。对工业纯铝的细化实验表明，与经超声处理后重熔的中间合金锭相比，制备的Al-5Ti-1B合第I页上海交通大学硕士学位论文金细丝具有更加优良的晶粒细化效果。关键词：回转水纺丝法，纺丝工艺，Al-1%Si，Al-5Ti-1B第II页上海交通大学硕士学位论文IN-ROTATING-LIQUIDSPINNINGPROCESSANDITSAPPLICATIONTOAlALLOYWIREPREPARATIONABSTRACTIn-ro

4、tating-liquidspinning(INROLISP)methodisarapidsolidificationprocess.Wirewithhighcontinuityandroundnesscanbeobtainedbythismethod,moreover,thewirewillalsopossessimprovedmicrostructureandadvancedperformance.Inthispaper,apparatusforINROLISPhasbeendesigned,includinganozzle,rotatingdrum,induction

5、coil,etc.Therewith,appropriategeneralspinningprocesshasbeenexplored.Continuous,evenandroundwirecanbeobtainedwithprocessparametersofejectingpressure0.1MPa,drumrotatingspeed300r/min,ejectingangle50°andnozzlediameter0.2mm.Additionally,effectofthechiefparametersonthecontinuityandroundnessofwir

6、ehasalsobeendiscussed.Twokindsofwirematerialhavebeenpreparedusingtheprocess:Al-1wt.%SibondingwireandAl-5Ti-1Bgrainrefiner.Throughexamination,itisfoundthattheconstituentphasesofAl-1%Sialloywireof0.2and0.3mmdiameterhasbeenrefinedobviously.Thesizeofequiaxialcrystalisaround4µm,secondarydendrit

7、earmspacingbetween4and5µm;thedistributionofSiparticlesintheα-Almatrixismorehomogeneous,thesizeofSiparticlecrystalis300-400nmintheequiaxialandabout10µmatthecellulargrainboundary.ItisfoundthatthemicrostructureofAl-5Ti-1Bgrainrefinerwirehasbeenimprovedtoagreatext