铸造铝合金细化工艺及其机理研究

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1、2007年上海大学硕士学位论文摘要随着社会的不断进步，制造业的飞速发展，人们对可持续发展材料日趋关注。铝及其合金具有密度小，比强度高，塑性好，可重复利用，自然界储藏量较丰富等优点，是可持续发展材料之一。然而纯铝及其合金铸锭晶粒尺寸较大，力学性能较低，限制了铝材在现代工业上更广泛的应用，为此需要提高铝合金机械性能。常用的方法是对其进行化学细化处理，改善铸锭组织，制备组织均匀细小的纯铝及其合金材料。本文首先应用光学显微镜、万能试验机以及相关处理软件研究了不同细化剂对纯铝及铝合金铸件组织性能的影响，主要详细介绍了金属Ⅱ细化剂，Ti．

2、B复合盐细化剂，Ti—C粉末细化剂，盐-稀土(豇．B．La，Ti．C．La)复合细化细化剂的成份配比、加入量、熔炼温度和保温时间对A356铝合金铸件组织晶粒度和力学性能的影响。研究发现金属n、n．B复合盐，Ti-C粉末细化剂，对A356铝合金组织都具有明显的细化作用。从综合性能考虑，n．B复合盐细化剂(Ti：B=5：1)，对A356合金的细化效果最佳。盐．稀土(Ti．B．La，Ti．C．La)复合细化剂不仅对A356铝合金中的初生a—AI相有明显的细化作用，而且对共晶Si组织起到很好的变质效果，并具有长效性。但La很活泼，因此

3、，在细化时要防止稀土元素的各种损失，提高吸收率。Ti、B元素的细化和失效机理比较复杂，本文应用热力学和动力学，相结构定性分析(TEM、sEM)以及定量分析等手段，从微观角度对砸、B元素细化机理和失效机理进行了初步分析和探讨。将含n、B复合盐加入熔融的铝液中会产生原位反应，生成大量均匀细小，弥散分布的TiB2颗粒和TLAl3颗粒。通过透射电镜选区衍射分析得出，TiB2颗粒为六方晶体结构，TiAl3颗粒为四方晶体结构，～3Ti在TiB2颗粒表面形核，使熔液中存在更多更加细小的舢3Ti形核颗粒，也减缓了Al脚在保温时聚集长大，同时，

4、A13n又作为ct-Al形核核心，所以，币-B盐细化剂的细化效果要好于纯Ti盐细化效果，并且具有长效性。在细化处理过程中保温时，熔体中结晶核心会发生聚集沉淀，使熔体中的2007年上海大学硕士学位论文异质核心数量减少，降低了晶粒细化效果。通过对试样宏观组织和异质形核分析，系统考察YTi盐和Ti-B复合盐细化纯铝时的失效现象，研究发现在静置状态下，形核核心半径与保温时间、保温温度以及细化剂的加入量等成正比关系，并且B元素可以有效降低失效现象，抑制晶粒长大。A13Ti和TiB2颗粒与金属铝液之间存在密度差，是导致失效的原因之一，动态

5、搅拌可以有效延缓细化失效现象，在动态搅拌下，纯Ti盐和Ti．B复合盐均具有很好的抗失效性。根据动力学分析，A13Ti和TiB2颗粒的密度要大于铝液，在保温过程中会发生沉淀现象，但是A13Ti在熔液中存在可逆过程，因此，AJ3Ti要完全沉降到试样底部需要很长时间。关键词；铝合金，细化剂，晶粒度，力学性能，细化及失效机理U2007年上海大学硕士学位论文AbstractWiththeadvancementofsocietyanddevelopmentofmanufacture，thesustainabledevelopmentmat

6、erialispaidmoreattention．Purealuminiumandaluminiumalloys，oneofthesustainabledevelopmentmaterails，havemanyadvantages，suchaslowerdensity,highers仃engthtolllassratio(odp)，betterplastility,easilyrecycleandabundantreserves．Intheconventionalconditionofmeltingandcasting，gra

7、illsofaluminiumalloyarecoarseningandtheirmechanicalpropertiesarerelativelylow．Soaluminiumalloysarerestrictedmorewidespreadavailabilityinindustry．ItisnecessarytomodifythemeltinordertoimprovemechanicalpropertyofAIalloycastings．Refiningistheidealwaystoacquiremorefinera

8、nduniformmicrostrucmretoimprovethemechanicalpropertyofthecastings．Fbstly,thefivekindsofrefinersincludingofmetalTi，Ti—Bnlixessaline，Ti—Cmix