Al-Ti-B-Re中间合金细化剂研究

论文摘要

本文主要是针对现行普遍应用的铝晶粒细化剂在细化时存在缺陷（细化剂中的细化相粒子易产生聚集、沉淀;细化效果随时间延长的抗衰减性差;因Zr,Cr中毒）现象,在Al-Ti-B研制的基础上添加稀土元素,制备新一代的铝合金晶粒细化剂。希望能够改善细化剂的性能,从而研制出一种细化效果好、有长效性、成本低的细化剂。在实验中主要探讨了加料次序、静置温度、搅拌等工艺参数对Al-Ti-B-Re中间合金中各种元素吸收率的影响,Al-Ti-B-Re中间合金组织中第二相形态、尺寸、分布及细化效果的影响;稀土元素对细化剂抗衰减性的影响,对细化剂重熔性能和重熔后细化性能的影响。通过金相分析,扫描电镜（SEM）分析,X射线衍射分析,电子探针（EPMA）分析和成分分析（ICP）等检测手段,发现:混合加料的方式更有利于各种元素的吸收,细化剂也能取得更好的组织形态;采用中低温熔炼（800℃左右）有利于细化剂性能的提高;熔体搅拌、熔体过热温度及静置温度对Al-Ti-B-Re中间合金中TiAl3,TiB2及AlTiRe相的形态、尺寸及分布产生较大影响。在纯铝的细化实验,我们得出这样的结论:Al-Ti-B-Re比Al-Ti-B具有更强的细化能力和细化长效性;细化效果最好时晶粒尺寸为60μm,细化有效时间长达8h。我们对加入稀土细化能力加强和细化长效性作出以下分析:AlTiRe具有更多的晶面和Al晶体匹配,使得Al-5Ti-1B-Re比Al-5Ti-1B具有更强的细化能力;AlTiRe比TiAl3的溶解温度高,溶解过程中稀土对铝液粘度的影响是造成细化长效性好的主要原因。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 铝合金的应用
• 1.2 铝合金晶粒细化方法
• 1.2.1 快速凝固法
• 1.2.2 深过冷去核法
• 1.2.3 动力学方法
• 1.2.4 外来形核法
• 1.2.5 不同细化方法的比较
• 1.3 晶粒细化剂的研究进展
• 1.3.1 晶粒细化剂的发展
• 1.3.2 Al-Ti-B中间合金细化剂的制备
• 1.3.3 AlTi（B）中间合金细化机理研究现状
• 1.4 铝钛硼细化剂成型工艺及工业应用的最新动态
• 1.5 新型铝及合金晶粒细化剂的探讨
• 1.6 本文研究的内容
• 2 细化剂的制备
• 2.1 试验材料与设备
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 试验设备
• 2.2 试验工艺及准备
• 2.2.1 实验流程图
• 2.2.2 实验准备
• 2.2.3 熔炼合成
• 2.2.4 熔体净化处理
• 2.2.5 静置处理
• 2.2.6 浇注成型
• 2.3 工艺参数的确定
• 2.3.1 加料次序
• 2.3.2 加料方式
• 2.3.3 反应温度和时间
• 2.3.4 电磁搅拌的时间及强度
• 2.4 实验原料的计算
• 2.5 试验的分组
• 2.6 实验分析方法
• 2.6.1 化学成分分析
• 2.6.2 组织形貌分析
• 2.6.3 相分析
• 2.7 本章小结
• 3 试验结果分析
• 3.1 Al-Ti-B-Re体系热力学分析
• 3.1.1 标准反应热效应与物质相对焓
• 3.1.2 绝热温度
• 3.1.3 计算方法
• 3.1.4 反应过程温度曲线
• 3.2 细化剂物相定性分析
• 3.3 细化剂物相定量分析
• 3.4 细化剂化学成分分析
• 3.5 稀土的含量对细化剂的影响
• 3.6 电磁搅拌对细化剂的影响
• 3.6.1 有无电磁搅拌的影响
• 3.6.2 搅拌时间、强度对细化剂的影响
• 4 细化试验及长效性分析
• 4.1 细化能力试验
• 4.2 Al-Ti-B-Re细化剂的抗衰减试验
• 4.3 稀土在细化剂中的作用及长效性分析
• 4.3.1 细化能力分析
• 4.3.2 细化长效性分析
• 5 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢