AlTiCSr细化剂的制备优化及AlTiSr三元相的研究

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1、A也esissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterOptimizationofPreparationofA1--Ti--C—-SrRefinerandResearchOilternaryA1··Ti—-SrphaseByYaGaoSupervisor：ProfiHongliangZhaoMaterialsProcessingEngineeringSchoolofMaterialsScienceandEngineeringMay2013原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论

2、文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：日期：年月日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以

3、采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：日期：年月日摘要亚共晶铝硅合金因具有强度高、比重低、铸造性能优良、耐蚀性好等优点，广泛应用于航空航天和汽车制造等领域。然而，未经细化和变质的亚共晶铝硅合金，其组织中粗大c【一A1晶粒降低了合金的强度和塑性，粗大的针片状共晶硅严重割裂铝基体，并在硅相的尖端和棱角部位产生应力集中，导致合金的力学性能降低。因此，研究亚共晶铝硅合金的晶粒细化和共

4、晶硅变质具有重要意义。为发挥Al—Ti—C晶粒细化剂和灿一Sr共晶硅变质剂的优良性能并简化合金的熔炼工艺，课题组开发出一种A1．Ti．C．sr细化剂。本文探索了A1-Ti．c．Sr细化剂的低温制备工艺，并采用正交试验对Al—Ti—C—Sr细化剂的成分和制备工艺进行优化，根据正交试验得出的最优方案制各了A1．3Ti．0．2C．5Sr细化剂，研究了细化剂的相组成、形貌以及分布，利用AI一3Ti一0．2C一5Sr细化剂对亚共晶铝硅合金进行细化和变质，并比较了其与A1．Ti．C和A1．sr细化效果的差异；采用扫描电镜和透射电镜分析了A1—3

5、Ti一0．2C一5Sr细化剂中A1．Ti．Sr三元相的形貌特征、晶体结构和晶格参数；研究采用铸铁模具正常凝固和钢管模具慢速凝固对Al-Ti．sr三元相形貌的影响，并探讨了Al砸一Sr三元相的形成机理：对最优方案制备出来的AI．3Ti一0．2C．5Sr细化剂进行挤压，研究了挤压工艺对A1．3Ti．0．2C．5Sr细化剂显微组织和细化性能的影响。研究结果表明，根据最优方案制备的A1．3Ti．0．2C．5Sr细化剂，其由q．舢、Ti灿3相、TiC相、筒4sr相、～．Ti—sr相组成，其中TiAl3相大部分呈细针片状，尺寸较小且分布均匀；T

6、iC相数量较多且分布弥散，主要分布在烈一Ti—sr相和TiAl3相周围及晶界处；A14sr大部分呈纤维状，少数呈针状，且尺寸较小；A1一Ti—Sr相数量较多。添加1．0wt．oAM．3Ti一0．2C一5Sr细化剂对亚共晶铝硅合金进行细化，铝硅合金的宏观晶粒明显细化，平均晶粒尺寸由未细化时的11959m减小到438}tm，其二次枝晶臂间距由未细化时的23．15I．tm减小13．89txm，共晶硅由粗大的针片状转变为细小的纤维状和粒状。添加1．0wt．％A1—3Ti一0．2C和0．5叭．％A1—10Sr对亚共晶铝硅合金细化，细化后的平均

7、晶粒尺寸为6429m，二次枝晶臂间距为18．529m，共晶硅呈纤维状和粒状分布。因此，A1．3Ti一0．2C．5Sr细化剂较A1．3Ti一0．2C和A1—10Sr对亚共晶铝硅合金的晶粒和二次枝晶臂间距具有更好的细化效果，但二摘要者对共晶硅的变质效果无明显差异。Al。Ti—Sr三元相有两种形貌，即块状和包覆在TiAl3相周围的包覆状，扫描电镜的表面微区成分分析表明两者具有相同的化学成分，为同一种A1．Ti．Sr相。由于AI一3Ti．0．2C．5Sr细化剂中TiAl3相、TiC相、A14Sr相的结构均已被探明，只有趾一Ti—sr三元相的

8、结构尚未确定。采用透射电镜对灿一Ti—Sr相进行选区电子衍射，根据其标准菊池三角形主要带轴的电子衍射花样进行分析，结果表明A1-Ti—sr三元相的晶体结构为面心立方，晶格参数为a=1．52nm。Al—Ti—sr三元相通过包晶反应形成，