熔劑輔助潤濕下Al-Ti-C晶粒細化劑合成過程研究.pdf

1、Al-Ti-C是一種高效的鋁及其合金晶粒細化劑，具有優(yōu)異的細化效果和抗細化衰減能力，然而由于鋁與碳潤濕困難，使其合金化困難，難以在工業(yè)上得到推廣和應用。本文針對Al-Ti-C晶粒細化劑合成過程中的本質問題C/Al界面間潤濕與反應行為，重點研究輔助潤濕條件下C/Al界面潤濕角測定、潤濕劑條件下鋁鈦合金的制備以及制備過程中的潤濕行為，以優(yōu)化制備Al-Ti-C晶粒細化劑的條件。并結合文獻資料在實驗室條件下通過熔鑄-原位反應制備Al-Ti-C晶

2、粒細化劑、考察制備的Al-Ti-C晶粒細化劑在不同條件下對鋁的細化效果，從而評定晶粒細化劑的質量、研究細化衰減機制。研究工作主要成果和結論如下:
　　(1)設計制造了用于界面潤濕與反應研究的座滴式潤濕裝置和氣體保護的反應裝置。座滴式潤濕裝置，通過真空條件和特殊結構設計，能夠消除氧化膜對C/Al界面潤濕性的不良影響，可以直觀分析C/Al潤濕角的大小，進而分析C/Al潤濕條件、界面反應行為，以優(yōu)化制備Al-Ti-C晶粒細化劑。

3、　　(2)在潤濕反應裝置中Al熔體在(KF-AlF3)E共晶鹽（過量）和熔劑K2TiF6條件下與石墨片發(fā)生潤濕的溫度是850℃(1123K)，隨著溫度的升高，潤濕角逐漸減少，當溫度達到950℃(1223K)時，平衡接觸角達到30°，繼續(xù)升高溫度以及延長保溫時間，潤濕角不再明顯變化。
　　(3)在Al-Ti熔體/熔劑潤濕與反應體系中，隨著鈦含量的增加，溫度的升高，鋁鈦合金熔滴與潤濕劑的潤濕作用增加。在較低溫度下，隨著鈦含量的增加，熔

4、滴形態(tài)逐漸鈾球形轉變?yōu)楸馇蛐危谳^高溫度下形態(tài)逐漸由扁球形轉變?yōu)榍蛐?。在體系中添加無機鹽K2TiF6以后，熔融的鋁鈦合金分散在熔鹽中，與溶劑呈現(xiàn)乳化狀態(tài)。
　　(4)在潤濕劑參與的反應體系中，反應過程中生成了較多的微米級的TiAl3相，并且TiAl3的形態(tài)與溫度有關，溫度790℃時候反應產(chǎn)生的TiAl3主要以塊狀形式存在，溫度850℃時反應產(chǎn)生的TiAl3主要以針條狀存在。
　　(5)利用熔鑄-原位反應法在輔助溶劑條件下制

5、備Al-Ti-C晶粒細化劑，比較發(fā)現(xiàn)Al-3Ti-0.15C和Al-5Ti-0.25C晶粒細化劑具有較好的細化效果和抗細化抗衰減能力，Al-5Ti-0.25C細化能力優(yōu)于Al-3Ti-0.15C。
　　(6) Al-5Ti-0.25C晶粒細化劑細化實驗時的最優(yōu)化工藝參數(shù)為:細化時間為8min左右，細化劑添加量為0.2％，最小晶粒尺寸175μm。
　　(7)細化劑的細化衰減機制為:隨著保溫溫度的延長，TiC在鋁熔體中不穩(wěn)定，會