收藏本站
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。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 G.H.Crouch;姚庆华;;鋁合金的晶粒細化[J];轻金属;1965年12期
2 ;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
3 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
4 廖华清;C—Co—Cr三元中间合金的应用[J];材料工程;1990年03期
5 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
6 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
7 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
8 ;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
9 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
10 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
11 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
12 柳延辉,刘相法,李廷斌,边秀房;TiC/Al和SiC/Al中间合金对Mg-Al系合金晶粒的细化[J];铸造;2003年07期
13 兰晔峰,郭朋,朱正锋,刘胜杰,王军年;新型中间合金铝晶粒细化剂Al-Ti-B-RE的研制[J];中国铸造装备与技术;2005年01期
14 田树英;铝合金熔炼的配料计算[J];铸造;1980年04期
15 陈星驰;;应用工频炉熔炼稀土镁中间合金[J];机械;1981年03期
16 Ю.С.ЛЕРНЕР,高名山;国外铸铁球化处理新工艺[J];机械科学与技术;1985年06期
17 赵滨安;;向熔铝中加入合金元素的方法(下)[J];铝加工;1991年05期
18 张柏清,马洪涛,李建国,方鸿生;变形对中间合金细化剂组织及细化性能的影响[J];金属热处理;1999年06期
19 柳延辉,刘相法,王振卿,刘相俊,边秀房;变形处理对Al-Ti-C中间合金的影响[J];热加工工艺;2002年05期
20 张建新,钟建华;用于铝合金晶粒细化的中间合金研究现状与分析[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 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
10 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
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 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
3 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
4 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
5 李新林;TiC颗粒增强镁基复合材料的制备[D];吉林大学;2005年
6 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
7 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
8 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
9 姜锋;Al-Mg-Sc中间合金制备及其应用研究[D];中南大学;2002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 包国菊;Zr(RE)P在铝熔体中的反应合成与演变机制[D];山东大学;2013年
3 娄菊红;铝中间合金遗传性研究[D];太原理工大学;2003年
4 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
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 何小峰;Al-5Ti-1B中间合金的制备及细化性能的研究[D];广西大学;2013年
7 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
8 贾龙凯;Al_3BC演变行为及其对Mg-Al系合金的强化研究[D];山东大学;2013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 李家威;Mg-10Sr-xCa中间合金的制备及其在Mg-12Zn-5Al镁合金中的应用[D];太原理工大学;2013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 耿明哲;我国最大稀土镁合金产业化示范基地在长春投产[N];中国有色金属报;2007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
  • 010-62982499
  • 010-62783978