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《郑州大学》 2005年
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电解低钛A356合金工艺优化及应用研究

李继文  
【摘要】:本文以电解加钛制备的铸造A356合金为研究对象,利用透射电镜、扫描电镜、DSC差热分析以及金相显微分析和力学性能测试等手段,对合金的微观组织及性能进行了全面分析。重点研究了Al-Ti二元合金的晶粒细化机理,电解加钛A356合金的晶粒细化、变质及热处理优化工艺以及电解低钛A356合金在铝轮毂上的应用,研究成果对高性能铝轮毂材料的研究与开发具有重要的理论意义和实际意义。 针对Ti0.15%的Al-Ti二元合金,建立了Al-Ti二元合金凝固模型,推导出了成分过冷的计算公式△T_C=m_lC_0(k_0-1)/k_0[1-exp(-k_0v/D_lx)]和相对晶粒度的计算公式。应用于电解低钛铝合金和熔配铝钛合金,首次发现在试验室条件下,电解低钛铝合金形核过冷度△T_n=0.5-1K,低于传统熔配加钛的Al-Ti二元合金(△T_n=0.8-1.5K),从理论上合理地解释了电解低钛铝合金的晶粒细化机理及其良好的晶粒细化作用。并结合A356合金的DSC分析,研究了电解加钛A356合金的晶粒细化机理。研究表明,电解低钛A356合金初生α-Al枝晶和二元共晶析出峰温度与析出激活能均比熔配加钛A356合金小,较好地验证了电解低钛铝合金具有较强的细化能力,也比较好地解释了晶粒细化的原因。 首次对电解加钛A356合金熔体工艺进行了优化,研究了钛含量、加钛方式、保温时间对电解加钛A356合金晶粒细化、变质效果、衰退行为以及力学性能的影响,确定了合金具有最佳晶粒细化效果的钛含量、具有完全硅变质效果的残余锶含量临界值以及熔体保温时间。结果表明,钛含量在0.10%左右时,合金具有最佳的晶粒细化效果和综合力学性能,超过该值后,抗拉强度缓慢上升的同时,延伸率逐渐下降。随着Sr含量的增加,硅颗粒形貌明显改善,硅相由杆状、棒状转变为纤维、珊瑚状,获得完全变质的最低Sr含量是0.01%。熔体保温时间超过130min后,钛的晶粒细化作用和Sr的变质作用逐渐衰退。原因在于有效异
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