收藏本站
《中南大学》 2002年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

Al-Mg-Sc中间合金制备及其应用研究

姜锋  
【摘要】:在热力学计算与分析的基础上,研究了ScCl_3-KCl-NaCl-Mg(Al)及ScF_3-MX-Mg(Al)热还原法制备Al-Mg-Sc中间合金的两种新工艺。利用研制的中间合金制备了Al-5Mg-0.2Sc-0.1Zr、Al-4.8Zn-2.4Mg-0.25Sc-0.12Zr合金板材,通过对加钪和不加钪的合金组织与性能的对比研究,对Al-Mg-Sc中间合金的应用性能进行了评价。主要研究内容和结论如下: 1.热力学计算结果表明,ScCl_3、ScF_3与Mg之间的还原反应热力学上是可行的,而Sc_2O_3与Mg的则不行。制备Al-Mg-Sc中间合金时应采用ScCl_3、ScF_3为原料,Mg为还原剂,在过量Al熔体中进行。还原产生的初生态Sc与Al形成稳定的Al_3Sc金属间化合物,金属热还原反应的△_rG_m~0(T)减少了-138KJ/mol。增加了反应体系的熵值,大大增加了金属热还原反应进行趋势。 2.在温度为1100K的Al熔体中Mg热还原制备Al-Mg-Sc中间合金,当使用ScF_3为原料时,还原反应经验平衡常数计算值可达1.82×10~8。当采用ScCl_3为原料,在NaCl、KCl熔盐体系中进行还原时,还原反应经验平衡常数计算值可达10~3~10~5。 3.热分析及X-衍射分析研究表明,ScCl_3·6H_2O加热时会逐步脱去结晶水并发生气相水解,形成ScOCl、Sc_2O_3,因此不能通过直接加热脱水制备无水ScCl_3。单独添加NaCl或KCl不能避免ScCl_3的气相水解,但添加NH_4Cl能有效抑制ScCl_3的水解。同时添加NH_4Cl、NaCl及KCl时还能使脱水、脱氨温度分别降低至206℃及338℃,熔盐的烧蚀温度提高至940℃,可有效避免熔盐的烧灼损失。在此基础上研究制定了Sc_2O_3盐酸溶解,添加适量NaCl、KCl及NH_4Cl后直接加热脱水熔融制备ScCl_3-NaCl-KCl熔盐的工艺。 4.研究制定了ScCl_3-NaCl-KCl-Mg(Al)热还原制备Al-Mg-Sc中间合金的新工艺。最佳还原温度为850℃,还原时间为40min,熔盐中ScCl_3含量为25%mol,Sc收率>90%。XRD、SEM-EPS分析结果表明Sc在Al-Mg-Sc中间合金中主要以Al_3Sc形式存在。 5.研究了Sc_2O_3-NH_4HF_2固相氟化及ScF_3-Mg热还原机理。结果表明Sc_2O_3与NH_4HF_2分解产生的HF反应生成ScF_3。ScF_3-Mg体系在590℃发生ScF_3(s)-Mg(s)固-固还原反应;740℃发生ScF_3(s)-Mg(l)固-液还原反应。ScF_3-LiF-Mg体系在496℃发生ScLiF_4(s)-Mg(s)固-固还原反应;650℃发生(ScF_3-LiF)-Mg(l)液-液还原反应。 6.研究制定了ScF_3-MX熔盐Al熔体中Mg热还原制备Al-Mg-Sc中间合金 中南大学博士学位论文 摘要 的新工艺。研究结果表明新工艺能制备Sc含量l .swt%的Al·Mg一Sc中间合金, 最佳的还原反应温度为1 100℃,还原时间40而n;二次还原后Sc收率8O%。 7.利用研制的Al一Mg·Sc中间合金制备成Al一Mg一0.2Sc合金时,晶粒细化 效果不明显,但枝晶组织完全消除;制备成Al一Mg一ZSc一IZr合金时,铸态合 金晶粒平均尺寸细化到42私m;制备成Al一SZn-2.4Mg-0.25Sc一0.12zr合金时,铸 态合金晶粒平均尺寸细化到45奴m。表明研制的中间合金能作为Al一Mg和 Al一zn·Mg基合金很好的变质细化剂。 8.利用研制的Al一Mg-Sc中间合金制备的Al一SMg一0.2Sc一0.IZr合金不同处理 态(热轧、冷轧及退火态)下。b比未添加Sc和Zr的Al一SMg合金分别增加 84一138MPa,。。.:分别增加7卜154MPa,而塑性仍保持在较高的水平。制备的 AI一4.szn一2.4Mg一o.25se一o.12zr合金ob和。。2分别达到500及465Mpa,比未添 加se和zr的AI一4.szn一2.4Mg合金分别增加89及75Mpa,而塑性仅下降3.2%。 说明研制的Al一Mg一Sc中间合金能作为Al一Mg及Al一Zn一Mg基合金很好的强化剂。 9.微量sc在Al一Mg、Al一zn一Mg合金中,除少量固溶于a(Al)外,主要以两 种析出的A13(Sc,zr)金属间化合物粒子的形式存在,其中一种为合金凝固过程中 析出的一次A13(Sc,Zr)粒子,起非均质晶核的作用,可强烈细化合金的铸态晶粒 组织,对合金造成细晶强化作用;另一种为均匀化处理过程中大量析出的二次 A13(SC,zr)粒子,这种粒子细小、弥散分布在基体中且与基体共格。微量sc使 Al·Mg、Al一zn一Mg合金的强度大大提高,合金的强化主要来源于初生A13(SC,zr) 粒子引起的晶粒细化强化,次生A13sc粒子引起的析出强化和抑制再结晶引起的 亚结构强化。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TG131

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 潘青林,高拥政,尹志民,左铁镛;Sc对Al-Mg合金组织与性能的影响[J];材料科学与工艺;1997年04期
2 张玉学,何其光,邵树勋,张书英;铝土矿钪的地球化学特征[J];地质地球化学;1999年02期
3 李正安;利用钛白粉生产的废酸提取高纯氧化钪[J];河南化工;1996年02期
4 刘刚,陈瑞亮,李重河,陈念贻;熔盐-液体金属相互溶解度的规律性[J];金属学报;1997年09期
5 李汉广,尹志民,刘静安;含钪铝合金的开发应用前景[J];铝加工;1996年01期
6 罗教生,王莉莉,王冠亚;钨渣的综合利用研究[J];江西冶金;1998年06期
7 杨阳,刘相法,边秀房;铅及铝合金α-Al晶粒细化方法的进展[J];上海有色金属;1997年03期
8 李勇明,陈建军;对钛白水解母液中提钪工艺流程的改进研究[J];稀有金属与硬质合金;1997年01期
9 刘世友;钪的资源、生产、应用与开发[J];稀有金属与硬质合金;1995年02期
10 廖春生,徐刚,贾江涛,张亚文,吴声,严纯华;新世纪的战略资源—钪的提取与应用[J];中国稀土学报;2001年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘静安,张林和;微量钪(Sc)对5A01合金性能与显微组织的影响[J];四川有色金属;2005年02期
2 汪瑾;环氧类电子封装材料的表征及性能研究[J];安徽化工;2005年06期
3 李绍禄,潘青林,陈显明;Sc和Ti复合微合金化对Al-Mg合金组织与性能的影响[J];兵器材料科学与工程;2003年01期
4 杨军军,聂祚仁,付静波,左铁镛;稀土在铝合金中的作用及研究进展[J];北京工业大学学报;2002年04期
5 金幼菊,柳维波,吴京科,沈应柏;油松针叶精油萜烯组成的研究(Ⅱ)──萜烯含量与季节、叶龄及朝向的关系[J];北京林业大学学报;1995年04期
6 张志红;吸光光度法测定润滑油添加剂中钼含量[J];北京石油化工学院学报;1995年02期
7 吕九琢,徐亚贤,李国;薄型单组分钢结构饰面型防火涂料的研制[J];北京石油化工学院学报;2002年02期
8 姜桂兰,刘树田,季桂娟,苏克,李莹,肖国拾;地质物料中铷铯铀钍锆铪等元素的直接测定方法[J];长春科技大学学报;1994年04期
9 柏振海,罗兵辉,范云强,谢绍俊,周华;Al-Mg-Sc合金的剥落腐蚀性能[J];材料保护;2003年03期
10 柏振海,刘黄,罗兵辉,范云强,周华;退火温度对Al6MgSc合金和2101合金剥落腐蚀性能的影响[J];材料保护;2004年11期
中国重要会议论文全文数据库 前9条
1 张少华;赵秀芳;张淑珍;;两组分富矿烧结赤泥中提取有价元素的技术路线[A];2007年全省有色金属学术交流会论文集[C];2007年
2 侯英涛;李权斌;;应用自动分析仪测定天然橡胶标准胶NR中的氮含量[A];第三届科学仪器前沿技术及应用学术研讨会论文集(二)[C];2006年
3 高英俊;刘慧;黄创高;班冬梅;吴伟明;;Al-Mg-Sc合金的原子键强与力学性能[A];第九届材料科学与合金加工学术会议专刊论文集[C];2004年
4 尹忠民;杨磊;潘青林;姜锋;;微量Sc和Zr对Al-Zn-Mg合金组织与性能的影响[A];2000年材料科学与工程新进展(下)——2000年中国材料研讨会论文集[C];2000年
5 樊喜刚;蒋大鸣;孟庆昌;;均匀化工艺对Al-Mg-Mn挤压合金性能的影响[A];2004年材料科学与工程新进展[C];2004年
6 王越;谢向军;张凤玲;;热分析技术在大飞机用非金属材料中的应用[A];大型飞机关键技术高层论坛暨中国航空学会2007年学术年会论文集[C];2007年
7 张宏忠;方少明;王明花;松全元;;北神树垃圾填埋场渗滤液混凝-膜处理工艺的研究[A];中国化学会第八届水处理化学大会暨学术研讨会论文集[C];2006年
8 樊新民;叶惠琼;;7A04表面纳米化组织的热稳定性[A];第九次全国热处理大会论文集(二)[C];2007年
9 Yong-yi PENG, Zhi-min YIN, Bo NIE , Tao WANG Central South University, Changsha, China Northeast Light Alloy Co. Ltd., Harbin, China;Effect of Minor Sc and Zr on the Fatigue Properties of AI-Mg-Mn Alloy[A];Progress in Light Metals, Aerospace Materials and Superconductors(Part 2----Aluminium Materials)[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 齐庆杰;煤中氟赋存形态、燃烧转化与污染控制的基础和试验研究[D];浙江大学;2002年
2 付丽红;胶原蛋白与植物纤维素的结合机理及利用[D];四川大学;2002年
3 马青松;聚硅氧烷先驱体转化制备陶瓷基复合材料研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2003年
4 杨昇;电解法生产铝钪合金的研究[D];郑州大学;2003年
5 皮红;聚氯乙烯/阻燃抑烟剂体系热分解过程中结构演变及阻燃抑烟机理的研究[D];四川大学;2003年
6 贾冬英;柚皮苷提取纯化及其络合改性研究[D];四川大学;2002年
7 陈志国;微合金化铝合金的微观组织演变与性能研究[D];中南大学;2004年
8 龙永珍;桂西铝多金属矿矿床地质地球化学特征及综合利用研究[D];中南大学;2003年
9 任秀莲;苦丁茶中熊果酸的分离纯化研究[D];中南大学;2004年
10 胡光辉;化学镀镍中添加剂作用和活化过程的机理研究[D];厦门大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王海风;原位生成TiC颗粒增强ZA43复合材料的组织和性能[D];太原理工大学;2000年
2 杜应吉;膨胀剂对混凝土主要性能影响的试验研究及其模糊评价[D];河海大学;2001年
3 曹刚敏;功能性代铬镀层电沉积及其结构与性能研究[D];厦门大学;2001年
4 江爱朋;城市生活垃圾典型组分的燃烧特性和排放特性研究[D];浙江大学;2002年
5 曾凡浩;Nb-W-Zr-C系和Al-Mg-Sc-Zr系相图测定[D];中南大学;2002年
6 李合非;硼铬稀土共渗技术应用基础研究[D];山东农业大学;2002年
7 孙悦;光度法在儿茶酚胺类物质中的研究及应用[D];山东师范大学;2002年
8 马骊;生物相关物质主—客体识别超分子化学的分子光谱研究及其分析应用[D];山东师范大学;2002年
9 张兴鹏;水速溶性聚乙烯醇包装膜的研究[D];苏州大学;2002年
10 陈丽娟;含N-取代水杨酰肼过渡金属配合物的合成和结构[D];福建师范大学;2003年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 高虹,翟秀静,刘晓霞,翟玉春;壳聚糖交联膜对Sc~(3+)的电渗析作用[J];东北大学学报(自然科学版);1996年05期
2 田彦文,翟玉春,翟秀静,张晓宇,肖飞;P204 盐酸体系萃取钪的基础研究[J];东北大学学报(自然科学版);1998年02期
3 肖金凯;工业废渣赤泥中钪的分布特征[J];地质地球化学;1996年02期
4 张玉学;分散元素钪的矿床类型与研究前景[J];地质地球化学;1997年04期
5 章柏盛;;黔中石炭纪铝土矿矿床成因等若干问题的初步探讨[J];地质论评;1984年06期
6 王秋泉;彭春霖;;石油亚砜萃取分离稀土和钪[J];分析化学;1991年05期
7 高锦章,潘仲巍,杜新贞,康敬万,白光弼;固-液萃取法研究1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基吡唑酮-[5]对钍、钪的萃取及钪的分析应用[J];分析化学;1992年03期
8 马根祥,李德谦;二(2,4,4-三甲基戊基)膦酸从盐酸介质中萃取分离钪(Ⅲ)和铁(Ⅲ)[J];分析化学;1992年10期
9 罗爱清,李德谦,孔薇,何艳涛;二(2,4,4-三甲基戊基)膦酸-上胺205-正庚烷乳状液膜分离钪(Ⅲ)、铁(Ⅲ)和镥(Ⅲ)[J];分析化学;1996年06期
10 孔薇,孟淑兰,李德谦,张秀英,王朝敏;二(2,4,4-三甲基戊基)单硫代膦酸-上胺205-正庚烷乳状液膜萃取分离钪(Ⅲ)、铁(Ⅲ)和镥(Ⅲ)[J];分析化学;1997年05期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;用焦炭地坑炉熔炼铬镁铝青铜[J];机械工人.热加工;1978年06期
2 张陟;;高纯铝-锂中间合金制造法的研制[J];材料导报;1988年02期
3 廖华清;C—Co—Cr三元中间合金的应用[J];材料工程;1990年03期
4 周永益;;冶炼钛合金用的优质中间合金[J];上海有色金属;1992年03期
5 张作贵,刘相法,边秀房,马家骥;AlTiB中间合金中的化合物形态[J];中国有色金属学报;1999年04期
6 高义斌,张金山,裴利霞,许春香,韩富银;Al-C和Al-Ti-C中间合金对AZ91合金晶粒的细化[J];铸造设备研究;2004年06期
7 ;中频炉快速插镁熔制稀土镁中间合金[J];机械工人.冷加工;1975年05期
8 吉爱生;稀土镁中间合金中钒的测定[J];理化检验.化学分册;1995年05期
9 陈传忠,于慧君,侯勇,于家洪,雷廷权;W18Cr4V钢表面激光熔覆Al_2O_3陶瓷涂层的组织结构[J];陶瓷学报;1998年01期
10 柳延辉,刘相法,王振卿,韩延峰,边秀房;微量Mg、Si对AlTiC中间合金细化效果的促进作用[J];铝加工;2002年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 石磊;匡玉云;胡璇;;铝中间合金中钠的测定方法研究——有色金属行业标准起草报告[A];全国有色金属理化检验学术报告会论文集[C];2011年
2 伏洪旺;陈宗宁;王同敏;李廷举;;不同制备工艺对Al-B中间合金形貌及形核效率的影响[A];第十二届全国铸造年会暨2011中国铸造活动周论文集[C];2011年
3 刘天平;戴凤英;孙红英;;ICP-AES法测定镧铜中间合金中的镧[A];第十二届全国稀土元素分析化学学术报告暨研讨会论文集(下)[C];2007年
4 廖成伟;吴涛涛;李洋;;Al-Sr中间合金中Al4Sr相的微结构及其对变质性能的影响[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
5 马国龙;韩广;刘相法;;Mn-10C中间合金对Mg-Al合金的晶粒细化[A];2010年中国铸造活动周论文集[C];2010年
6 彭晓东;杨艳;杨红;;Mg-4Sr中间合金在AZ91D镁合金中的组织遗传效应研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
7 李泽峰;;偶氮氯膦—m—K测定中间合金稀土总量[A];中国地质科学院南京地质矿产研究所文集(40)[C];1989年
8 侯静;李冲;刘相法;;Al-P中间合金对Mg-Al-Si合金中Mg_2Si相的细化变质作用[A];2010年中国铸造活动周论文集[C];2010年
9 宋佩维;郭学锋;张忠明;徐春杰;井晓天;雷静果;;高硅中间合金制备材料及工艺的优化[A];第三届中国热处理活动周暨第六次全国热处理生产技术改造会议论文专辑[C];2005年
10 程桃祖;苏旭平;王建华;李保平;;Al-Ti-C中间合金的显微组织及细化性能研究[A];2007高技术新材料产业发展研讨会暨《材料导报》编委会年会论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 张弦;我国中间合金行业首个企业院士工作站成立[N];中国有色金属报;2011年
2 小齐;低成本高性能系列稀土镁中间合金研制成功[N];中国有色金属报;2009年
3 杨龙政;江西理工与企业共建铝中间合金项目[N];科技日报;2007年
4 程滋;以单电极低频炉生产铝硅钛中间合金[N];中国有色金属报;2000年
5 通讯员 于柏林记者 张兆军;我建成最大稀土镁合金基地[N];科技日报;2007年
6 杨龙政;江西理工大学与福建正邦共建铝中间合金生产项目[N];中国有色金属报;2007年
7 王祝堂;铝和铝合金晶粒细化剂产业化开发项目通过鉴定[N];中国有色金属报;2008年
8 吕东;我国稀土镁合金成功用于重卡汽车[N];中国经济导报;2006年
9 文言;稀土镁合金首次装备重卡汽车[N];中国有色金属报;2006年
10 通讯员 于柏林 记者 魏巍;我国最大稀土镁合金产业化示范基地在长投产[N];长春日报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 姜锋;Al-Mg-Sc中间合金制备及其应用研究[D];中南大学;2002年
2 许春香;Al-Ti-C基中间合金的合成及其细化效果研究[D];太原理工大学;2010年
3 程仁菊;锶影响AZ31和ZK60镁合金铸态组织的基础研究[D];重庆大学;2010年
4 张静;水平连续铸造Al-Si合金组织及其控制研究[D];山东大学;2011年
5 王超;409L铁素体不锈钢凝固组织的细晶均匀化及其机制研究[D];上海交通大学;2011年
6 李新林;TiC颗粒增强镁基复合材料的制备[D];吉林大学;2005年
7 修坤;TiC_p/AZ91镁基复合材料组织及耐磨性的研究[D];吉林大学;2006年
8 潘义川;镁合金中α-Mg、Mg_2Si相的异质形核机制与相关中间合金研究[D];山东大学;2006年
9 张金山;镁基球形准晶的形成及镁合金中的作用行为研究[D];太原理工大学;2008年
10 于丽娜;铝合金中TiB_2、TiC界面过渡区(相)的研究[D];山东大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张延可;从锰矿制取锰铝中间合金的工艺研究[D];重庆大学;2012年
2 娄菊红;铝中间合金遗传性研究[D];太原理工大学;2003年
3 伏洪旺;铸造用低钛Al-Ti-B中间合金制备工艺研究[D];大连理工大学;2012年
4 白兰;氟化钪熔盐-铝镁热还原反应机理及铝镁钪中间合金制备新工艺研究[D];中南大学;2003年
5 张森;Al-Ti-B-C中间合金制备与细化性能研究[D];上海交通大学;2012年
6 张茜;AlP在Al-Si熔体中的行为及P吸收率研究[D];山东大学;2010年
7 杨永军;Al-Mn-Ti准晶中间合金的制备及在Al-25%Si中的应用[D];太原理工大学;2010年
8 孙雪迎;Al-Ti-B、Al-Ti-C中间合金细化铝及铝合金机制研究[D];清华大学;2011年
9 张黎黎;Al-Ti-B-C中间合金对A356合金晶粒细化行为的研究[D];山东大学;2012年
10 范广新;电解低钛铝合金晶粒细化和衰退效果的研究[D];郑州大学;2004年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026