本文關(guān)鍵詞：新型含氧鋁合金復(fù)合細(xì)化劑的制備研究

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【摘要】：本文分別以Al-TiO_2系和Al-TiO_2-B_2O_3系為實(shí)驗(yàn)反應(yīng)體系,利用熔體直接反應(yīng)法配合半固態(tài)旋轉(zhuǎn)剪切技術(shù)制備了Al-Ti-O和Al-Ti-B-O。利用X射線衍射儀(XRD)分析了含氧復(fù)合細(xì)化劑的物相組成,用金相顯微鏡(OM)和配有能譜儀(EDS)的掃描電鏡(SEM)等設(shè)備研究了顯微組織結(jié)構(gòu)和生成顆粒的形態(tài)、大小、分布等情況,探索了兩種含氧復(fù)合細(xì)化劑對(duì)純鋁和A356鋁合金的細(xì)化效果。Al-TiO_2系和Al-TiO_2-B_2O_3系的反應(yīng)都是可以自發(fā)進(jìn)行的放熱反應(yīng),理論反應(yīng)溫度分別在900℃和950℃左右。Al-TiO_2和Al-TiO_2-B_2O_3兩種體系的反應(yīng)過(guò)程中,采用機(jī)械攪拌器將兩種混合粉末(TiO_2+Al粉和TiO_2+B_2O_3粉末)分別攪拌加入到半固態(tài)溫度熔體中,利用鍍層刀片的旋轉(zhuǎn)剪切作用使粉末在熔體中均勻分散,在剪切時(shí)間為15min,反應(yīng)溫度為900℃保溫5min的反應(yīng)條件下,Al-TiO_2體系反應(yīng)產(chǎn)物主要為Al3Ti和Al2O3顆粒,其中Al3Ti呈灰色棒狀和塊狀,平均尺寸為30μm,Al2O3則為亮白色顆粒,呈彌散分布,平均尺寸為1.5μm。Al-TiO_2-B_2O_3系在反應(yīng)溫度為950℃條件下反應(yīng)產(chǎn)物主要由棒狀的Al3Ti(約50μm)、亮白色彌散分布的Al2O3(約1.5μm)和灰色細(xì)小TiB2(約1μm)三相顆粒組成。鍍層刀片旋轉(zhuǎn)剪切技術(shù)可以有效改善TiO_2+Al粉和TiO_2+B_2O_3粉末在半固態(tài)熔體中的分散,剪切時(shí)間為15min時(shí)粉末的分散性最好。提高反應(yīng)溫度或者延長(zhǎng)保溫時(shí)間都會(huì)對(duì)反應(yīng)的進(jìn)行起到促進(jìn)作用,在Al-TiO_2體系中,反應(yīng)溫度在850℃到900℃之間時(shí),隨著反應(yīng)溫度的升高,未反應(yīng)粉末逐漸減少最終完全反應(yīng),反應(yīng)產(chǎn)物中細(xì)小顆粒逐漸分散,Al3Ti顆粒呈不規(guī)則塊狀,當(dāng)反應(yīng)溫度升至950℃時(shí),反應(yīng)生成Al3Ti形態(tài)呈針狀。在Al-TiO_2-B_2O_3體系中,隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng),團(tuán)聚的反應(yīng)產(chǎn)物顆粒不斷擴(kuò)散至均勻分布,反應(yīng)溫度為950℃保溫5min時(shí),反應(yīng)完全且團(tuán)聚顆粒有一定程度的分散,保溫時(shí)間延長(zhǎng)到15min后,細(xì)小顆粒分散性更好,但是Al3Ti顆粒尺寸過(guò)大,且出現(xiàn)不利于細(xì)化效果的針狀形態(tài)。針對(duì)Al-TiO_2-B_2O_3體系制備Al-Ti-B-O復(fù)合細(xì)化劑的過(guò)程,在反應(yīng)過(guò)程中對(duì)熔體分別施加2min、5min、15min的高能超聲。利用高能超聲場(chǎng)中的聲空化和聲流效應(yīng)可促進(jìn)反應(yīng)的完全進(jìn)行,隨著超聲時(shí)間的延長(zhǎng),能夠在一定程度上細(xì)化Al3Ti顆粒的形態(tài)大小,并且改善團(tuán)聚的細(xì)小顆粒分散性。超聲時(shí)間為5min時(shí),Al3Ti顆粒尺寸減小到35μm左右,Al2O3和TiB2顆粒相對(duì)分散,繼續(xù)延長(zhǎng)超聲時(shí)間到15min后,組織形態(tài)變化不大,且出現(xiàn)長(zhǎng)針狀的Fe相,所以最佳超聲時(shí)間為5min左右。反應(yīng)制備的Al-Ti-O和Al-Ti-B-O含氧復(fù)合細(xì)化劑能夠有效細(xì)化純鋁和A356鋁合金。分別與Al-5Ti和Al-5Ti-B中間合金相比較,Al-Ti-O和Al-Ti-B-O復(fù)合細(xì)化劑的細(xì)化性能更好,且隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng),含氧復(fù)合細(xì)化劑的抗衰減性較好。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG22

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本文編號(hào)：1209920