形核劑對(duì)鋁合金晶粒細(xì)化極限行為的研究.pdf

1、隨著鋁合金應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，對(duì)其性能的要求也越來越高。由于晶粒細(xì)化是提高鋁合金性能的重要手段，因而Al-Ti-C(B)系中間合金獲得了廣泛的工業(yè)應(yīng)用，本文對(duì)該系形核劑進(jìn)行了深入研究，目的是進(jìn)一步挖掘中間合金形核劑的應(yīng)用潛力，提高鋁合金的性能，為工業(yè)生產(chǎn)提供必要的數(shù)據(jù)支持。
　　本文系統(tǒng)研究了A1-Ti-C(B)系中間合金形核劑對(duì)1060、6063及772.0三種鋁合金的晶粒細(xì)化行為，提出了形核劑晶粒細(xì)化極限的概念，并探討了晶粒細(xì)

2、化極限產(chǎn)生的機(jī)理，進(jìn)一步揭示了鋁合金晶粒細(xì)化的共性問題。另外，通過深入研究Al-Ti-C(B)系中間合金細(xì)化后6063合金性能的變化規(guī)律，提出了鋁合金力學(xué)性能及電化學(xué)性能與合金晶粒度及晶粒細(xì)化極限的相關(guān)性，并進(jìn)一步結(jié)合熱處理，研究了晶粒細(xì)化對(duì)6063合金時(shí)效析出行為的影響。本文研究提出的Al-Ti-C(B)系中間合金形核劑對(duì)鋁合金晶粒細(xì)化極限行為的概念，以及揭示的鋁合金的細(xì)化及強(qiáng)韌化規(guī)律為鋁加工業(yè)改進(jìn)工藝和提高產(chǎn)品品質(zhì)提供了重要參考和依

3、據(jù)，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文的主要研究工作如下:
　　(1)鋁合金晶粒細(xì)化極限行為的研究
　　研究發(fā)現(xiàn)，1060、6063及772.0鋁合金在采用Al-Ti-C(B)系中間合金形核劑進(jìn)行細(xì)化時(shí)存在晶粒細(xì)化極限，即:本試驗(yàn)條件下，當(dāng)添加1.5％～2.0％的Al-5Ti-0.25C或添加1.5％～3.0％的Al-5Ti-1B時(shí)三種合金將達(dá)到晶粒細(xì)化極限，且三種合金細(xì)化極限晶粒度相近，為40～50μm。分析認(rèn)為，產(chǎn)生細(xì)

4、化極限現(xiàn)象的原因可以從兩個(gè)角度進(jìn)行分析:1）異質(zhì)形核受Ti元素?cái)U(kuò)散的限制，2）形核過程中結(jié)晶潛熱的釋放（再輝現(xiàn)象）抑制了形核率的進(jìn)一步增大，因此，細(xì)化極限的產(chǎn)生就成為必然。
　　(2)熔體超聲處理對(duì)中間合金形核劑微觀組織及晶粒細(xì)化行為影響的研究
　　本文研究了熔體超聲對(duì)Al-5Ti-0.25C中間合金形核劑微觀組織以及對(duì)6063合金晶粒細(xì)化極限行為的影響。研究表明，熔體超聲處理能夠促進(jìn)Al-5Ti-0.25C中間合金中TiC

5、粒子的彌散分布，有效破碎粗大TiAl3相，促進(jìn)中間合金在鋁熔體中的溶解。另外，施加1 min的熔體超聲處理便能將6063合金晶粒由1500μm細(xì)化至250μm左右，并且可以進(jìn)一步降低6063合金的細(xì)化極限晶粒度至30μm左右。
　　(3)6063合金力學(xué)及耐蝕性能與晶粒度相關(guān)性的研究
　　采用Al-Ti-C(B)系中間合金形核劑可大幅度提高6063合金的綜合力學(xué)性能。其中，Al-5Ti-0.25C細(xì)化后合金可達(dá)到的最高拉伸強(qiáng)

6、度為271MPa，最高延伸率為15％，最高布氏硬度為81.4HBW，分別較未細(xì)化合金提高了59.4％、114％及132.7％，其對(duì)合金綜合力學(xué)性能的提高作用明顯優(yōu)于Al-5Ti-1B。另外，添加Al-5Ti-0.25C中間合金細(xì)化或單純改變冷卻速度細(xì)化均可提高6063合金的耐蝕性。試驗(yàn)結(jié)果表明，6063合金力學(xué)及耐蝕性能變化規(guī)律與合金晶粒度具有明顯正相關(guān)性。
　　(4)晶粒度對(duì)6063合金熱處理時(shí)效行為影響的研究
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