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电解低钛铝合金制备亚共晶Al-Si合金的组织与性能研究

孟祥永  
【摘要】:本文首先介绍了铝硅合金晶粒细化的机理及常用含钛晶粒细化剂的添加方法,综述了不同含钛(硼)中间合金及钛硼质量比对铝硅合金晶粒细化效果的影响。介绍了电解加钛方式的研究现状,指出电解加钛是实现铝合金低钛合金化的一种可行的加钛方式,与传统的细化方法相比,该方法具有很多明显的优势,如,成本低、污染小、钛吸收率高及分布均匀等优点。在已进行的各种研究的基础上,本文主要对电解低钛铝合金制备的亚共晶铝硅合金的组织及其力学性能进行了研究。下面是本文的主要研究内容及研究结果。 1.以纯铝和电解低钛铝合金为母材制备了Al-9%Si合金,对比研究了电解加钛、Al-5Ti和Al-5Ti-1B中间合金对纯铝制备Al-9%Si合金及Al-4B对电解低钛铝合金制备Al-9%Si合金的晶粒细化效果。结果表明,电解加钛的晶粒细化效果优于Al-5Ti中间合金对纯铝制备合金的晶粒细化效果。与不加任何细化剂的Al-9%Si合金相比,这两种细化处理合金的微观组织均有了明显细化。经Al-5Ti-1B中间合金处理的Al-9%Si合金的晶粒细化效果优于电解加钛。而向电解低钛铝合金制备Al-9%Si合金中加入Al-4B中间合金,在钛硼质量比相同的(~5:1)情况下,可获得比Al-5Ti-1B中间合金更好的晶粒细化效果。 2.对比研究了硼含量对纯铝及电解低钛铝合金制备Al-9%Si合金晶粒细化效果的影响。对于纯铝制备合金,当硼加入量为0.06%时,可获得较理想的细化效果,优于只用钛处理的细化效果;而对于电解低钛铝合金制备的合金,当硼加入量仅为0.03%时,就可以获得理想的晶粒细化效果,并且优于相同含量的硼对纯铝制备合金的细化效果。 3.优化了用Al-4B中间合金细化处理电解低钛铝合金制备Al-9%Si合金时,硼的添加比例。当钛硼质量比为5:1时,细化效果相对较好,而钛硼质量比为2.22:1时,细化效果较差。加入更多的Al-4B中间合金,虽然也能获得理想的细化效果,但增加了细化成本。综合考虑各种因素,用Al-4B中间合金细化处理电解低钛铝合金制备的铝硅合金时,将钛硼质量比控制在5:1左右是一个较理想的选择。


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