在半固態(tài)A356鋁合金的凝固過程中,添加稀土RE并以L→α-Al+RExAly共晶反應(yīng)為基礎(chǔ),完成了復(fù)合工藝設(shè)計(jì)及其構(gòu)效關(guān)系的研究,還探討了該工藝對鋁合金凝固組織協(xié)同細(xì)化的影響。依據(jù)Al-RE共晶反應(yīng)的各屬性特征,掌握一種保溫工藝設(shè)計(jì)的新思路,并通過實(shí)驗(yàn)工藝一步步的優(yōu)化和驗(yàn)證,從而確定最終復(fù)合工藝內(nèi)的各組成工藝的屬性及其相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)參數(shù)。因此,本研究的整個(gè)思維邏輯是通過工藝設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法,按照晶粒形核、長大的順序,針對不同階段選擇不同屬性的細(xì)化工藝,從而“對癥下藥”,獲得有效的細(xì)化效果。設(shè)計(jì)一種新型的雙重梯度（n階）保溫工藝,該工藝僅用于多元稀土細(xì)化半固態(tài)鋁合金凝固組織的研究領(lǐng)域。合金凝固過程對應(yīng)的是一個(gè)溫度區(qū)段,因此將多元稀土的L→α-Al+RExAly共晶反應(yīng)與該溫度范圍產(chǎn)生關(guān)聯(lián),設(shè)計(jì)一種能夠優(yōu)化形核基底特性,并在合金凝固溫度區(qū)間內(nèi)擴(kuò)大稀土細(xì)化能力的新型保溫工藝。按照工藝設(shè)計(jì)流程,篩選多元稀土Gd、Y、Nd、Ce,構(gòu)建645℃/30 s-635℃/40 s-625℃/50 s-615℃/60 s的雙重梯度（4階）保溫工藝。該工藝在稀土種類、化學(xué)反應(yīng)類型方面具有可替換性,在... 

【文章來源】：江西理工大學(xué)江西省

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

半固態(tài)加工技術(shù)的攪拌形式示意圖

第一章緒論4圖1.2二元Al-Si合金相圖1.3.1影響晶粒細(xì)化的條件晶粒尺寸是影響金屬材料凝固組織及力學(xué)性能的一個(gè)要素。由霍爾-佩奇公式可知，晶粒的尺寸越細(xì)小，對應(yīng)材料的塑性、韌性越好，從而促進(jìn)其廣泛的工程應(yīng)用，因此細(xì)化晶粒是合金性能得以提升的重要途徑之一。晶粒的細(xì)化主要從形核與長大兩個(gè)方面考慮，即所有可以促進(jìn)晶粒形核的因素、所有可以抑制晶粒長大的條件、所有可以維系晶粒細(xì)化狀態(tài)的工藝，均可以對晶粒產(chǎn)生不同程度的細(xì)化及優(yōu)化效果。在實(shí)際的生產(chǎn)制造及科學(xué)研究中，對晶粒進(jìn)行細(xì)化的工藝有很多種：(1)直接加入有效的晶粒細(xì)化劑，即向液態(tài)金屬熔體中引入一定數(shù)量的具有強(qiáng)形核能力的晶核，包括同類粒子、異類粒子、借助化學(xué)反應(yīng)或模具、工具生成的粒子等等。這些作為細(xì)化劑的粒子需要滿足存活穩(wěn)定性高、數(shù)密度大、與基體匹配度佳、自身物化特性優(yōu)良、潤濕性良好、尺寸變化范圍低、分布位置廣等的特性；(2)控制金屬在凝固時(shí)的相關(guān)熱條件，促進(jìn)晶粒的形核與生長。包括降低澆鑄溫度，提高冷卻條件，優(yōu)化保溫工藝等；(3)采用各種動(dòng)力學(xué)方式，諸如電磁攪拌、超聲波振動(dòng)、機(jī)械攪拌等。其目的有三：提供額外的能量供晶粒形核以增加其數(shù)目；均勻熔體溫度場，促進(jìn)晶粒的形核生長；迫使熔體進(jìn)行一定強(qiáng)度的定向流動(dòng)以破碎枝晶，并使其彌散分布。在此基礎(chǔ)上，也出現(xiàn)了其他各種復(fù)合型工藝以期能夠達(dá)到更加卓著的細(xì)化效果。1.3.2稀土細(xì)化機(jī)理的研究素有工業(yè)黃金之稱的稀土，有超過一半是應(yīng)用在諸如超導(dǎo)，光電磁，冶金，石油化工等的研究領(lǐng)域。其中，稀土在冶金及材料制備上具有顯著優(yōu)勢：可以在晶界附近通過固溶、偏聚以阻礙其遷移，從而提高合金的力學(xué)性能(合金化)；可以降低有害元素的夾雜程

第一章緒論6圖1.3半固態(tài)漿料制備的過程示意圖1.4.1化學(xué)類細(xì)化工藝的原理化學(xué)類細(xì)化主要通過發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并生成新物相促進(jìn)晶粒形核[33-34]，從而對合金凝固組織進(jìn)行細(xì)化處理。Tedman-JonesSN在鈦合金凝固時(shí)加入鉬、鈮、鎢基顆粒作為強(qiáng)形核劑，直接促進(jìn)形成等軸晶[35]；Luo等人在過共晶鋁鐵合金中加入富鈰稀土，可以細(xì)化硬脆的Al3Fe[36]；Xu等人發(fā)現(xiàn)TiB2與TiAl3具有較高的形核細(xì)化效率，因此采用Al-Ti-B中間合金可促進(jìn)晶粒的細(xì)化[37]；BurasJ向鋁合金(AlZn20)添加AlTi3C0.15中間合金，可增加其形核率并獲得尺寸細(xì)小的凝固組織,，如圖1.4所示[38]；Wang通過實(shí)驗(yàn)表明，MgO可作為異質(zhì)基底促進(jìn)晶粒形核，Ca則可以抑制其晶粒長大，所以兩者能夠有效的改善鎂合金的晶粒細(xì)化效果[39]。因此化學(xué)類細(xì)化工藝的主要特征在于引入或生成同質(zhì)、異質(zhì)的各類粒子，并將其作為基底來提高晶粒的形核效率(或抑制其長大速率)，進(jìn)而達(dá)到最終的細(xì)化目的。(a)25ppm、(b)50ppm、(c)100ppm、(d)400ppm圖1.4x%Ti對AlZn20合金凝固組織的影響

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3319445