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铸造用低钛Al-Ti-B中间合金制备工艺研究

伏洪旺  
【摘要】:具有细小晶粒的基体具有良好的表面结构,可以防止热裂,提高材料强度,同时减少颗粒夹杂,不损害延伸率,具有优良的加工性能和可成型性。而向基体中接种中间合金(细化剂)的方法最为经济、方便和实用。因此,在工业中中间合金常被浇铸成锭状、药丸状以及丝条状来进行批量生产。 本文利用氟盐法制备Al-3Ti-3B中间合金,讨论了反应温度、保温时间和搅拌等工艺参数对中间合金的显微组织及其细化性能的影响,从而得到最佳工艺参数,为工业生产做出指导;此外,在制备过程中开发了一种新型的Al-3Ti-3B中间合金,此种合金克服了传统细化剂细化性能差,细化时间短等缺点。 研究表明:反应温度以及搅拌作用对制备Al-3Ti-3B此种细化剂具有较大影响,保温时间对于细化剂的组织以及细化效率影响不大。当反应温度为750℃时,中间合金中的Ti元素收成低,中间相组织呈现大块状,导致其细化效率低:随着反应温度的升高,在850℃和950℃时,氟盐与熔体的反应剧烈,Ti元素收成高,中间相呈现细小弥散的块状组织,从而能更好的成为α-Al的形核基底,达到细化晶粒的目的。保温时间对于中间合金的制备及其细化效率并没有很大影响,在制备中间合金的过程中,保温5min即可达到良好的细化效率。搅拌作用对于中间合金的制备有很大影响,制备过程中施加搅拌作用,可以使(Ti,Al)B2中间相被余盐包裹使其失去形核作用,此外由于包裹作用形成了块状聚合物沉淀,进一步影响了中间合金的细化作用。 采用Al-Ti和Al-B两种合金混合制备浇注的工艺制备的Al-3Ti-3B中间合金,具有传统合金不具有的合金组织,中间相含有TiB2,TiAl3和AlB12三种成分。TiAl3可以快速细化Al-Si合金,AlB12的存在起到了长时间细化的作用。研究表明,向Al-Si合金中加入0.005%B的此种合金,可以将α-Al晶粒细化到100μm左右。 对于无钛Al-B中间合金,当反应温度为850℃,保温时间为5分钟,AlB2相呈现细小的块状,当保温时间为60分钟时,AlB2发育为完美的六角形形貌,颗粒尺寸也随之变大,而当反应温度为950℃,施加过大的冷却速率时,AlB2呈现出长条状。不同形貌的AlB2对于Al-7Si合金细化效率不同:块状的AlB2能够很好的细化Al-7Si合金,长条状的AlB2对于Al-7Si的细化作用不明显。


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