Al-Ti-C細(xì)化劑制備工藝優(yōu)化及其結(jié)構(gòu)宏觀動(dòng)力學(xué)的初步研究.pdf

1、近年來，鋁已成為僅次于鋼鐵的第二大金屬材料，廣泛應(yīng)用于航空、航天等領(lǐng)域。材料的性能取決于材料固有的性能和組織，提高材料的性能最直接的方法就是改變材料的組織結(jié)構(gòu)，而鋁及鋁合金最有效最常用的方法是細(xì)化晶粒，添加細(xì)化劑是細(xì)化晶粒最直接的方法。 本文采用鋁熔體熱爆法以鋁粉、鈦粉、石墨粉為原料制備合成鋁及鋁合金用的Al-Ti-C晶粒細(xì)化劑。研究了按不同成分的Al：Ti：C比值進(jìn)行配料、鋁熔體溫度為710℃合成Al-Ti-C晶粒細(xì)化劑的相組

2、成、Al<,3>Ti和TiC的形態(tài)及對(duì)工業(yè)純鋁的細(xì)化效果。XRD分析結(jié)果表明：隨著預(yù)制塊的Ti/C比值由高于1.5轉(zhuǎn)為低于1.5，合成的晶粒細(xì)化劑由Al<,3>Ti和Al兩相組成轉(zhuǎn)為由Al<,3>Ti、TiC和Al三相組成，表明預(yù)制塊中的Ti/C比值對(duì)合成的晶粒細(xì)化劑主要物相的組成有很大影響；合成的細(xì)化劑中Al<,3>Ti呈塊狀分布，預(yù)制塊的Ti/C為3/2時(shí)(即Al：Ti：C=3：3：2)合成的晶粒細(xì)化劑在8組細(xì)化劑中的細(xì)化效果最佳。

3、在相同添加量的條件下，進(jìn)口Al-Ti-B晶粒細(xì)化劑的細(xì)化效果與自制優(yōu)秀的細(xì)化劑的細(xì)化效果相當(dāng)，并沒有體現(xiàn)出優(yōu)越性，微觀組織觀察發(fā)現(xiàn)自制的細(xì)化劑中的Al<,3>Ti顆粒的尺寸要比進(jìn)口的小近一倍。 為提高晶粒細(xì)化劑的細(xì)化能力，本文就熱處理工藝對(duì)熱爆法合成的Al-3％Ti-0.35％C晶粒細(xì)化劑的組織影響機(jī)制進(jìn)行研究。結(jié)果表明：Ti原子的擴(kuò)散是控制熱處理的主要因素之一；脫溶反應(yīng)最先發(fā)生的溫度是400℃，經(jīng)過大約6個(gè)小時(shí)反應(yīng)基本結(jié)束；當(dāng)

4、Al<,3>Ti滿足原子計(jì)量比時(shí)，其產(chǎn)物形態(tài)不發(fā)生改變，而當(dāng)晶界以及Al<,3>Ti產(chǎn)物中存在過剩的鈦元素，則細(xì)化劑的晶界及Al<,3>Ti產(chǎn)物的周邊區(qū)域會(huì)有條件的發(fā)生擴(kuò)散反應(yīng)；當(dāng)在600℃連續(xù)保溫12小時(shí)以上，脫溶反應(yīng)的Al<,3>Ti產(chǎn)物會(huì)重新溶解，晶界處的類共晶組織會(huì)消失，經(jīng)擴(kuò)散反應(yīng)生成含Ti顆粒物質(zhì)。TiC顆粒在本文條件時(shí)不發(fā)生變化的，細(xì)化試驗(yàn)表明：經(jīng)400℃保溫2小時(shí)熱處理的試樣的細(xì)化效果最佳。 淬熄(CFQ)試驗(yàn)表明

5、：隨著溫度的升高，Al粉首先熔化并填充壓坯間隙，將Ti，C粉顆粒包圍。在720℃左右發(fā)生生成Al<,3>Ti的反應(yīng)并放出大量的熱使得體系溫度快速升高，Ti的擴(kuò)散能力得到提高，使得在C周圍的Ti開始反應(yīng)生成TiC，或溶解在Al<,3>Ti中的C與Al<,3>Ti發(fā)生反應(yīng)生成TiC。溫度持續(xù)升高，越過1083℃，在富鈦區(qū)域發(fā)生反應(yīng)生成Ti<,8>C<,5>和AlTi<,3>C<,2>，隨著溫度的升高，非平衡相AlTi<,3>C<,2>開始發(fā)