【摘要】： 本文利用X射線衍射儀(XRD)、光學(xué)顯微鏡(OM)、透射電鏡(TEM)、掃描電鏡(SEM)及場發(fā)射掃面電子顯微鏡(FESEM)等測試手段對Al-Ti-C中間合金中TiC粒子尺寸分布的影響因素及其界面富Ti過渡區(qū)的形成機制進行了研究。 本文的主要研究工作如下： (1) Al-Ti-C中間合金制備過程中,隨熔煉溫度升高和保溫時間延長,TiC粒子的尺寸有增大的趨勢。分析后認為,小尺寸的TiC粒子在高溫下發(fā)生溶解,使熔體中C濃度逐漸提高。在降溫過程中,過飽和的C原子會與Ti原子結(jié)合,在已生成的TiC粒子表面析出,使TiC粒子進一步長大。 另外,隨溫度的降低,原子擴散能力的減弱,部分溶解的C原子和Ti原子難以有效擴散至附近的TiC粒子表面之上,兩者會重新結(jié)合以亞微米級TiC粒子的形式析出。因此,高溫熔煉條件下冷卻得到的Al-Ti-C中間合金中含有一定量亞微米級TiC。如在1700℃條件下,TiC粒子尺度的兩極分化現(xiàn)象突出。 (2)1300℃和1700℃下制備的Al-Ti-C中間合金都能提高ZL203的抗拉性能。但是兩者對ZL203合金的強化效果存在較大差異。加入1300℃下制備的Al-Ti-C中間合金后,ZL203的抗拉強度得到明顯提高,當(dāng)加入量為1.0%時,抗拉性能可達到245MPa。相比而言,1700℃下得到的Al-Ti-C中間合金對ZL203的影響更加明顯,當(dāng)加入量為0.4%時,就可以使抗拉強度達到255MPa以上。這表明,1700℃溫度下制備的中間合金中有效TiC粒子的數(shù)目更多,且粒子尺度的兩極分化,尺度較大粒子促進異質(zhì)形核,亞微米粒子則發(fā)揮彌散強化效果,從而對ZL203合金發(fā)揮更好的強化效果。 (3)從熱力學(xué)角度研究了TiC、粒子與熔體中Ti的平衡關(guān)系,并分析了TiCx中C含量與界面Ti濃度之間的聯(lián)系,從而計算得到了不同TiC、粒子界面處Ti的濃度分布。結(jié)果表明,在平衡狀態(tài)下,當(dāng)TiCx中C含量較低時,Ti平衡的驅(qū)動力會使Ti原子在TiCx表面富集,形成富Ti過渡區(qū)。且隨TiCx中C含量的降低,TiCx表面的Ti濃度會升高,在局部形成一個高Ti濃度區(qū)。在快速凝固條件下,該區(qū)域的Ti原子來不及向周圍擴散,就會在基體中以Ti3Al的形式析出。
【圖文】：

第一章緒論證明這種理論。圖1.2為Mohanty等發(fā)現(xiàn)的TIB:顆粒周圍的TIAI:薄層。圖1.2鋁基體中0.05%Ti含量卜TIBZ顆粒表面的TIA13薄層 Fig.1.2TIA13layeronTIBZinPurealuminiummatrixinthePreseneeofsolute0.05%Ti.3.5界面過渡區(qū)理論山東大學(xué)的于麗娜1341等研究了TIC粒子界面處的反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)在TIC粒子周圍也存在Ti原子的聚集。a一AI晶粒中心處的富Ti過渡區(qū)的形成有兩種可能:一種是Ti原子在熔體中均勻分布，只有在凝固過程中才‘向TIC顆粒周圍聚集，轉(zhuǎn)化為固態(tài)下的富Ti過渡區(qū);另一種是在熔體狀態(tài)時Ti就已經(jīng)在TIC顆粒周圍聚集，凝固后形成富Ti過渡區(qū)。為了確切證明這兩種假設(shè)那種是正確的，她將Al一Ti一C中間合金細化后的工業(yè)純鋁經(jīng)快速凝固后進行TEM分析，證明了固態(tài)下的富Ti過渡區(qū)的形成主要是由熔體中的富Ti過渡區(qū)直接演化而來的。圖1.3為于麗娜等人做的快速凝固薄帶的TEM分析。不同于MohantyI22]等人提出的TIB:顆粒表面形成的是TIAI:薄層的理論，富Ti過渡區(qū)理論認為TIB:和TIC顆粒周圍形成的不是TIA13薄層

晶粒尺寸一都比較細小，皆在150林m以下，保持了較好的細化效果。然而保溫超過60min，，鉆粒明顯粗化，出現(xiàn)較明顯的細化衰退。圖1.5為A卜SCu合金中加入10%Al一STi一O.4C中間合金的EPMA面掃描分析，SEI圖中正好有兩個晶粒，，晶粒核心處都有白亮的顆粒，成方分析表明，其含有Ti和C元素，表明其為TIC顆粒，而晶界處有兩種化合物:除了合金中原有的A12Cu以外，還有一種新的Ti一Al一Cu金屬間化合物，這兩種化合物的形貌和亮度雖然非常相似，但化學(xué)成分卻絕然不同。這表明Al一Ti一c中間合金不僅對Al一SCu合金的晶粒進行了細化
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TG146.2

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本文編號：2627245