【摘要】：晶粒細化可以提高金屬的強度,增強其組織的均勻性。通過添加晶粒細化劑對鋁及鋁合金組織進行晶粒細化,因其工藝簡單、晶粒細化效果優(yōu)異,廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)。細化劑種類有很多,其中Al-Ti-B是生產(chǎn)中應用比較廣泛的細化劑。相對于Al-Ti-B,Al-Ti-C能夠細化含Zr、Cr、Mn等元素的高強鋁,且有更好的細化效果,并且能夠克服Al-Ti-B細化過程中的缺點。Al-Ti-C中間合金難以制備的主要原因是C在Al中的溶解度極低,容易漂浮到Al液的表面吸附氧阻礙C與Ti反應生成Ti C。本文采用電弧產(chǎn)生的瞬間高溫來制備Al-Ti-C中間合金。利用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、電子探針顯微分析儀(EPMA)、金相顯微鏡(OM)等研究分析了電弧高溫制備的Al-Ti-C及其對工業(yè)純鋁的細化效果。研究電弧高溫作用下制備Al-Ti-C中間合金物相組成和組織形貌。電弧高溫作用下Ti、C均勻分布在鋁液中,電弧產(chǎn)生的瞬間溫度可以達到1500~o C,在Al-Ti-C體系形成局部高溫區(qū)域,促進C和Ti發(fā)生反應生成Ti C。研究原料對Al-Ti-C中間合金的影響。電弧高溫作用下制備Al-Ti-C分別選取石墨和C粉作為研究對象。石墨作為原料比C粉作為原料制備的Al-Ti-C中含有更多數(shù)量的Ti Al_3和Ti C,且沒有C的殘留。電弧高溫作用下添加Ti C制備的Al-Ti-C中生成較少數(shù)量的Ti Al_3和聚集一塊的Ti C,則Ti C作為原料是不可取的。研究石墨預處理、鋁液溫度、電流、Ti/C比例、保溫時間等條件對制備的Al-Ti-C中間合金的影響。石墨預處理能夠增加Al和C之間的潤濕性,加大C在Al-Ti-C中的流動性。不同鋁液溫度下電弧高溫制備Al-Ti-C的組成結(jié)構和物相尺寸都有較大區(qū)別。800~o C到900~o C之間,Ti Al_3的尺寸隨著溫度的升高變大,Ti Al_3和Ti C的含量隨著溫度的升高減少。電流為25A,Al-Ti-C中只含有Al和溶解在鋁熔體的Ti。電流為50A,Al-Ti-C中含有Ti Al_3和較少數(shù)量的Ti C。電流為75A,電弧釋放的溫度能夠促進Al-Ti-C體系反應生成Ti Al_3和Ti C。電流為100A,電弧釋放的瞬間溫度過高,制備的Al-Ti-C中含有Ti C和較少數(shù)量的Ti Al_3。實驗結(jié)果表明,經(jīng)過10%HF處理的石墨、鈦粉在電流為75A、溫度為800~o C等條件下制備的Al-Ti-C中間合金效果最好。電弧高溫制備的Al-Ti-C加入到工業(yè)純鋁中,分析細化效果。加入Al-Ti-C后的工業(yè)純鋁晶粒由原先800μm細化到90μm。研究細化劑的添加量、溫度、保溫時間、坩堝對工業(yè)純鋁細化的影響。當細化劑添加量為0.4%、溫度為740~oC、保溫時間30min時工業(yè)純鋁的細化效果最好。Al-Ti-C細化后的工業(yè)純鋁中出現(xiàn)了的“暈圈”結(jié)構�！皶炄Α苯Y(jié)構有助于工業(yè)純鋁的細化,主要原因是晶粒生長前沿的“暈圈”內(nèi)部存在著有效形核,對周圍的晶粒生長起到抑制作用,從而產(chǎn)生細化效果。
【圖文】：

圖 1.1 包晶反應過程的示意圖釋 Al-Ti 中間合金的細化過程，也可以解解，細化效果衰減等問題，但是無法解釋問題[64]。現(xiàn)，細化晶粒內(nèi)部存在 TiC 或 TiB2粒子時來。Maxwell[71]研究發(fā)現(xiàn)當鋁熔體內(nèi)部 Ti ，并在晶粒中心發(fā)現(xiàn)了 TiAl3顆粒。有些適合作為金屬內(nèi)部晶粒的形核基底，但是，不能穩(wěn)定存在。所以，復相形核理論在的條件下。劉相法等人研究發(fā)現(xiàn)不同尺就 TiAl3的形貌來說塊狀 TiAl3的細化效果研究者研究發(fā)現(xiàn)板條狀的 TiAl3最快溶解iAl3溶解速度和形貌的對應關系也說明 T

電弧高溫作用下制備 Al-Ti-C 中間合金工藝研究的 Al-Ti-C 作為細化劑對工業(yè)純鋁細化。首先把 的氧化鋁坩堝(或石墨坩堝)中，熔化工業(yè)純鋁，。然后按比例加入細化劑(制備的 Al-Ti-C 中間合金，攪拌使其反應完全。測定溫度，，保溫一段時間中。截取試樣，經(jīng)砂紙研磨、拋光、腐蝕后用數(shù)定晶粒大小。量分別為 0%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%0min、40min。圖如圖 2.1 所示
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG146.21

【參考文獻】

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本文編號：2667829