本文關(guān)鍵詞：形核劑對鋁合金晶粒細化極限行為的研究

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【摘要】：隨著鋁合金應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴大,對其性能的要求也越來越高。由于晶粒細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行了深入研究,目的是進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化行為,提出了形核劑晶粒細化極限的概念,并探討了晶粒細化極限產(chǎn)生的機理,進一步揭示了鋁合金晶粒細化的共性問題。另外,通過深入研究Al-Ti-C(B)系中間合金細化后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化極限的相關(guān)性,并進一步結(jié)合熱處理,研究了晶粒細化對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化極限行為的概念,以及揭示的鋁合金的細化及強韌化規(guī)律為鋁加工業(yè)改進工藝和提高產(chǎn)品品質(zhì)提供了重要參考和依據(jù),具有一定的現(xiàn)實意義。本文的主要研究工作如下：(1)鋁合金晶粒細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行細化時存在晶粒細化極限,即：本試驗條件下,當(dāng)添加1.5%～2.0%的Al-5Ti-0.25C或添加1.5%～3.0%的Al-5Ti-1B時三種合金將達到晶粒細化極限,且三種合金細化極限晶粒度相近,為40～50μm。分析認為,產(chǎn)生細化極限現(xiàn)象的原因可以從兩個角度進行分析：1)異質(zhì)形核受Ti元素擴散的限制,2)形核過程中結(jié)晶潛熱的釋放(再輝現(xiàn)象)抑制了形核率的進一步增大,因此,細化極限的產(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合金晶粒細化極限行為的影響。研究表明,熔體超聲處理能夠促進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細化至250μm左右,并且可以進一步降低6063合金的細化極限晶粒度至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細化后合金可達到的最高拉伸強度為271MPa,最高延伸率為15%,最高布氏硬度為81.4HBW,分別較未細化合金提高了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中間合金細化或單純改變冷卻速度細化均可提高6063合金的耐蝕性。試驗結(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合金的時效進程,縮短拉伸強度峰值時效時間。達到峰值時效前,中間合金添加量越多,合金達到一定強度值所需的時效時間越短,當(dāng)中間合金添加量達到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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