制備工藝及稀土對Al-TiO2-C細化劑細化效果的影響.pdf

1、鋁及其合金目前廣泛應用在工業(yè)生產(chǎn)及日常生活的各個方面，在國家建設中是最重要的一類金屬材料。通過晶粒細化提高鋁材的綜合性能，對延長鋁合金使用壽命及擴大其使用范圍都起到重要作用。細化劑是細化鋁合金晶粒最為簡單有效的方法。目前，細化劑的應用技術不成熟且細化效果不穩(wěn)定，有必要對細化劑的制備工藝及細化機理作進一步研究。
　　本課題采用放熱彌散法（XD）原位合成 Al-TiO2-C鋁合金晶粒細化劑，并進行晶粒細化實驗。主要研究了TiO2含量、

2、燒結速率、添加量及保溫時間、稀土含量等對工業(yè)純鋁細化效果的影響。分別利用OM、SEM、XRD和EDS等分析方法研究了不同條件下細化劑的微觀組織，并使用KBI環(huán)模法以及截線法對細化效果進行分析。結果表明：
　　Al-TiO2-C細化劑析出相由 Al3Ti、Al2O3和TiC相組成。TiO2含量對Al-TiO2-C細化劑的微觀組織及細化效果影響顯著。當TiO2含量為8-12wt％時，Al-TiO2-C細化劑組織中 Al2O3及 TiC

3、數(shù)量相對增多且分布相對彌散，Al3Ti內包裹有大量的 Al2O3及TiC顆粒，這些顆粒將Al3Ti分割呈小塊狀。具有這種組織的Al-TiO2-C細化劑具有相對較好的晶粒細化效果。當 TiO2含量為12wt%時，可將工業(yè)純鋁的晶粒尺寸細化到約140μm。
　　在一定范圍內，升溫速率對Al-TiO2-C細化劑的組織及細化效果有較大的影響。當升溫速率在40-50℃/min之間時，Al-TiO2-C細化劑組織中幾乎沒有針狀Al3Ti存在，

4、 Al3Ti全部變?yōu)閴K狀，Al2O3及 TiC分布相對彌散。升溫速率在40-50℃/min之間時Al-TiO2-C細化劑具有相對較好的晶粒細化效果。
　　本文制備的Al-TiO2-C晶粒細化劑，在一定范圍內，細化效果隨添加量的增大而變好。當添加量為0.3%時，Al-TiO2-C晶粒細化劑細化效果達到最好。繼續(xù)增大細化劑的添加量，細化效果沒有明顯提高。細化劑加入后的保溫時間對細化效果也有很大的影響。本文制備的Al-TiO2-C晶粒細

5、化劑在保溫10min時基本就達到最佳細化效果，在保溫30min和60min時細化效果保持不變。在120min時出現(xiàn)輕微的細化衰退現(xiàn)象。
　　中間合金成分不同，所含第二相顆粒不同，對工業(yè)純鋁的細化效果也不相同。Al2O3及TiC不僅能單獨形核細化晶粒，Al2O3及TiC的存在對改變Al3Ti的形態(tài)，提高Al3Ti的細化效率也起重要作用。Al-TiO2-C細化劑由于含有Al2O3及TiC顆粒，針狀Al3Ti全部轉變?yōu)閴K狀。Al-TiO

6、2-C中間合金比Al-Ti、Al-TiO2和Al-Ti-C中間合金細化效果都好。
　　稀土 La2O3對改善 Al-TiO2-C細化劑的細化效果有重要作用。本文制備的Al-TiO2-C-La細化劑由Al3Ti、Al2O3、TiC和Al20Ti2La相組成。稀土La2O3的加入量不同，Al-TiO2-C-La稀土細化劑的組織及細化效果也略有差異。當稀土La2O3的含量為0.2%時，Al3Ti大部分為塊狀，組織中Al2O3和TiC顆粒