本文關(guān)鍵詞：形核劑對鋁合金晶粒細(xì)化極限行為的研究

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【摘要】：隨著鋁合金應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大,對其性能的要求也越來越高。由于晶粒細(xì)化是提高鋁合金性能的重要手段,因而Al-Ti-C(B)系中間合金獲得了廣泛的工業(yè)應(yīng)用,本文對該系形核劑進(jìn)行了深入研究,目的是進(jìn)一步挖掘中間合金形核劑的應(yīng)用潛力,提高鋁合金的性能,為工業(yè)生產(chǎn)提供必要的數(shù)據(jù)支持。本文系統(tǒng)研究了Al-Ti-C(B)系中間合金形核劑對1060、6063及772.0三種鋁合金的晶粒細(xì)化行為,提出了形核劑晶粒細(xì)化極限的概念,并探討了晶粒細(xì)化極限產(chǎn)生的機(jī)理,進(jìn)一步揭示了鋁合金晶粒細(xì)化的共性問題。另外,通過深入研究Al-Ti-C(B)系中間合金細(xì)化后6063合金性能的變化規(guī)律,提出了鋁合金力學(xué)性能及電化學(xué)性能與合金晶粒度及晶粒細(xì)化極限的相關(guān)性,并進(jìn)一步結(jié)合熱處理,研究了晶粒細(xì)化對6063合金時效析出行為的影響。本文研究提出的Al-Ti-C(B)系中間合金形核劑對鋁合金晶粒細(xì)化極限行為的概念,以及揭示的鋁合金的細(xì)化及強(qiáng)韌化規(guī)律為鋁加工業(yè)改進(jìn)工藝和提高產(chǎn)品品質(zhì)提供了重要參考和依據(jù),具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。本文的主要研究工作如下：(1)鋁合金晶粒細(xì)化極限行為的研究研究發(fā)現(xiàn),1060、6063及772.0鋁合金在采用Al-Ti-C(B)系中間合金形核劑進(jìn)行細(xì)化時存在晶粒細(xì)化極限,即：本試驗(yàn)條件下,當(dāng)添加1.5%～2.0%的Al-5Ti-0.25C或添加1.5%～3.0%的Al-5Ti-1B時三種合金將達(dá)到晶粒細(xì)化極限,且三種合金細(xì)化極限晶粒度相近,為40～50μm。分析認(rèn)為,產(chǎn)生細(xì)化極限現(xiàn)象的原因可以從兩個角度進(jìn)行分析：1)異質(zhì)形核受Ti元素?cái)U(kuò)散的限制,2)形核過程中結(jié)晶潛熱的釋放(再輝現(xiàn)象)抑制了形核率的進(jìn)一步增大,因此,細(xì)化極限的產(chǎn)生就成為必然。(2)熔體超聲處理對中間合金形核劑微觀組織及晶粒細(xì)化行為影響的研究本文研究了熔體超聲對Al-5Ti-0.25C中間合金形核劑微觀組織以及對6063合金晶粒細(xì)化極限行為的影響。研究表明,熔體超聲處理能夠促進(jìn)Al-5Ti-0.25C中間合金中TiC粒子的彌散分布,有效破碎粗大TiAl3相,促進(jìn)中間合金在鋁熔體中的溶解。另外,施加1min的熔體超聲處理便能將6063合金晶粒由1500μm細(xì)化至250μm左右,并且可以進(jìn)一步降低6063合金的細(xì)化極限晶粒度至30μm左右。(3)6063合金力學(xué)及耐蝕性能與晶粒度相關(guān)性的研究采用Al-Ti-C(B)系中間合金形核劑可大幅度提高6063合金的綜合力學(xué)性能。其中,A1-5T1-0.25C細(xì)化后合金可達(dá)到的最高拉伸強(qiáng)度為271MPa,最高延伸率為15%,最高布氏硬度為81.4HBW,分別較未細(xì)化合金提高了59.4%、114%及132.7%,其對合金綜合力學(xué)性能的提高作用明顯優(yōu)于Al-5Ti-1B。另外,添加Al-5Ti-0.25C中間合金細(xì)化或單純改變冷卻速度細(xì)化均可提高6063合金的耐蝕性。試驗(yàn)結(jié)果表明,6063合金力學(xué)及耐蝕性能變化規(guī)律與合金晶粒度具有明顯正相關(guān)性。(4)晶粒度對6063合金熱處理時效行為影響的研究添加Al-5Ti-0.25C中間合金形核劑可以加快6063合金的時效進(jìn)程,縮短拉伸強(qiáng)度峰值時效時間。達(dá)到峰值時效前,中間合金添加量越多,合金達(dá)到一定強(qiáng)度值所需的時效時間越短,當(dāng)中間合金添加量達(dá)到1.0%時,6063合金的峰值時效時間可由15h以上縮短至10h-12h。另外,相同時效時間條件下,加入Al-5Ti-0.25C中間合金形核劑也大幅度提高了該合金的延伸率。
【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】：2015
【分類號】：TG146.21

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本文編號：1137403