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电解低钛铝合金在变形6063合金中的应用研究

马润香  
【摘要】:钛对铝合金的组织和性能具有重要影响。在电解生产铝锭的过程中加钛是一种工艺简单,价格低廉的加钛新方法。把电解低钛铝合金应用于铸造合金,而不再添加中间合金细化剂,可以提高合金性能。把电解低钛铝合金应用于变形合金的研究还未见报道,把电解低钛铝合金应用于变形合金的研究是十分必要的。6063合金是一种低合金含量的Al-Mg-Si系合金。本文进一步研究了电解低钛铝合金的细化效果及细化机理,用电解低钛铝合金配置6063合金,研究了该合金的晶粒细化、微观组织、热处理工艺及力学性能,主要研究结果如下: 本文系统研究了电解低钛铝合金的细化效果,分析了细化机理,提出了晶粒细化模型。当电解低钛铝合金锭中含有0.04%钛时,铸锭截面就变成等轴晶粒,随着钛含量的增加,晶粒逐渐细化。当钛含量为0.204%时,已达到最佳细化效果。试验和热力学计算表明,电解低钛铝合金中含有Al_3Ti相和TiC相,呈块状,位于晶粒中心,都是铝结晶时的有效晶核。以原子形式存在的钛具有抑制晶粒生长的作用。电解低钛铝合金的晶粒细化是Al_3Ti、TiC和原子形式存在的钛共同作用的结果。 本文从金属凝固的角度推导出晶粒尺寸和影响因素之间的数学关系式。对试验数据拟和,得出了电解低钛铝合金晶粒尺寸与钛浓度的关系为:r(C)=-1069.97ln[(29C-0.248)/(29C)]+121.73um,在低于0.16%Ti浓度时,理论计算结果和试验测量结果有较好的一致性。 本文对比研究了电解加钛,Al—5Ti和Al—5Ti—B中间合金加钛及电解加钛再加Al—B中间合金对6063合金的细化效果及细化效果的衰退。电解加钛6063合金的细化效果优于加Al—5Ti的细化效果;当合金中含有硼时,电解加钛再加Al—B中间合金的细化效果优于Al—5Ti—B中间合金的细化效果。保温2小时后,电解加钛6063合金的晶粒稍有增大,衰退效果不明显;而用Al—5Ti细化的6063合金晶粒明显长大,出现了明显的衰退效果。保温4个小时后,用Al—5Ti—B中间合金及电解加钛再加Al—B中间合金细化的6063,均没有出现晶粒细化衰退现象。


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