电弧作用下氟钛酸钾—碳合成Al-Ti-C中间合金的研究
发布时间：2022-07-11 14:20
铝合金材料是现代工业中应用最广泛的有色金属材料之一,随着现代工业发展步伐的加快,对铝合金性能的要求也越来越高。晶粒细化是当前能同时提高材料的强度、硬度和塑韧性的一种方法,它不仅能改善材料质量,还能提高材料的力学性能和加工工艺性能,因而受到了广泛的关注和应用。目前在工业生产中细化晶粒的方法有很多,但是最为经济、有效和常用的方法是向铝熔体中添加中间合金细化晶粒。本文是以工业纯铝、石墨粉、氟钛酸钾为原材料,在电弧作用下合成Al-Ti-C中间合金,通过改变原材料、电流、铝液温度、保温时间、碳和钛的加入比例这些不同实验条件,采用光学显微镜（OM）、X衍射射线（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）等检测手段对Al-Ti-C中间合金微观组织和物相组成进行研究分析,探究制备Al-Ti-C中间合金的最佳工艺参数。研究结果表明,电弧作用下合成Al-Ti-C中间合金的物相主要由α-Al、TiAl3和TiC组成。电弧产生时能够在铝熔体中形成高温微区,提供更多的热量,促进碳和铝熔体的润湿,使熔体中的TiC粒子更易生成。电弧作用下合成Al-Ti-C中间合金选用K2<...
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 铝及铝合金晶粒细化的意义及方法
1.2.1 铝及铝合金晶粒细化的意义
1.2.2 铝及铝合金晶粒细化的方法
1.3 Al-Ti-C中间合金晶粒细化机理
1.3.1 包晶反应理论
1.3.2 碳化物粒子理论
1.3.3 复相形核理论
1.3.4 界面富钛过渡区理论
1.4 Al-Ti-C中间合金的制备方法
1.4.1 熔体反应法
1.4.2 氟盐铝热反应法
1.4.3 自蔓延高温合成法
1.4.4 高温熔炼法
1.5 Al-Ti-C中间合金国内外研究及发展现状
1.6 课题的主要研究内容
第2章 实验材料及方法
2.1 实验材料及设备
2.1.1 实验材料
2.1.2 实验设备
2.2 Al-Ti-C中间合金的制备及细化过程
2.2.1 Al-Ti-C中间合金的制备
2.2.2 Al-Ti-C中间合金制备的工艺流程
2.2.3 Al-Ti-C中间合金细化工业纯铝的过程
2.3 组织观察与分析
2.3.1 金相组织观察
2.3.2 X射线衍射分析
2.3.3 扫描电子显微镜分析
2.3.4 硬度测试
2.4 本章小结
第3章 Al-Ti-C中间合金微观组织研究
3.1 原材料对Al-Ti-C中间合金微观组织的影响
3.1.1 不同钛源的影响
3.1.2 不同碳源的影响
3.1.3 石墨表面状态的影响
3.2 工艺参数对Al-Ti-C中间合金微观组织的影响
3.2.1 Ti/C对制备Al-Ti-C中间合金的影响
3.2.2 电流对制备Al-Ti-C中间合金的影响
3.2.3 反应时间对制备Al-Ti-C中 间合金的影响
3.2.4 铝液温度对制备Al-Ti-C中间合金的影响
3.3 本章小结
第4章 Al-Ti-C中间合金细化性能研究
4.1 不同添加量对工业纯铝细化性能及硬度的影响
4.1.1 不同添加量对工业纯铝细化性能的影响
4.1.2 不同添加量对工业纯铝硬度的影响
4.2 不同保温时间对工业纯铝细化性能及硬度的影响
4.2.1 不同保温时间对工业纯铝细化性能的影响
4.2.2 不同保温时间对工业纯铝硬度的影响
4.3 Al-Ti-C中间合金细化机理探究
4.4 本章小结
第5章 Al-Ti-C-Ce中间合金制备及细化性能研究
5.1 引言
5.2 A1-Ti-C-Ce中间合金的制备及细化过程
5.3 A1-Ti-C-Ce中间合金的物相分析
5.4 A1-Ti-C-Ce中间合金EDS分析
5.5 稀土Ce的加入量对A1-Ti-C-Ce中间合金金组织的影响
5.6 Al-Ti-C-Ce添加量对工业纯铝细化性能及硬度的影响
5.6.1 Al-Ti-C-Ce中间合金添加量对细化性能的影响
5.6.2 Al-Ti-C-Ce中间合金添加量对工业纯铝硬度的影响
5.7 Al-Ti-C-Ce中间合金细化机理探究
5.8 本章小结
结论
参考文献
致谢
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]氢化钛-石油焦制备Al-Ti-C-Ce母合金显微组织及其凝固机制研究[J]. 贺永东,杨啸雨,郭锋,李鹏,张媛庆,豆银丽. 稀有金属. 2019(07)
[2]新型Al-Ti-B-Sr复合中间合金线材的制备及其应用[J]. 廖成伟,陈欢,罗成志,陈建春,潘春旭. 中国有色金属学报. 2014(08)
[3]Al-Ti-C-RE中间合金的制备及细化性能研究[J]. 李银川,马润香. 热加工工艺. 2012(18)
[4]Al-Ti-B合金晶粒细化剂及细化机理的发展与现状[J]. 任峻,陶钦贵,马颖. 铸造技术. 2007(01)
[5]铝合金晶粒细化剂研究进展[J]. 陈亚军,许庆彦,黄天佑. 材料导报. 2006(12)
[6]钛化物在铝熔体中的沉淀现象[J]. 于丽娜,刘相法,边秀房. 材料科学与工艺. 2003(02)
[7]Al-Ti-C晶粒细化剂对工业纯铝的晶粒细化[J]. 谭敦强,黎文献. 特种铸造及有色合金. 2003(02)
[8]AlTiC中间合金细化剂研究的最新进展[J]. 李建国,王亮. 轻合金加工技术. 2003(03)
[9]Al-Ti-C晶粒细化剂的实验研究[J]. 郝风昌,孝云祯,温景林. 轻合金加工技术. 2001(10)
[10]Al-Ti-C中间合金的相组成及其细化特性[J]. 王振卿,刘相法,边秀房. 铸造. 2001(06)
博士论文
[1]外场对铝硅合金富铁相形成及半连铸铸坯组织的影响[D]. 张宇博.大连理工大学 2014
[2]AZ31镁合金细化剂及外场复合细化研究[D]. 张爱民.大连理工大学 2014
[3]Al-Ti-C基中间合金的合成及其细化效果研究[D]. 许春香.太原理工大学 2010
[4]Al-C-Ti系粉末材料激光点火自蔓延烧结及产物的研究[D]. 李玉新.吉林大学 2008
[5]铝合金中TiB2、TiC界面过渡区（相）的研究[D]. 于丽娜.山东大学 2007
硕士论文
[1]抗Zr“中毒”Al-Ti-B-C中间合金及其对7050合金细化新工艺研究[D]. 张国君.山东大学 2017
[2]Al-4Ti中间合金中TiAl3相的形貌演变研究[D]. 何建生.重庆大学 2017
[3]第二相对铝合金导电及力学性能的影响与调控[D]. 赵清汝.山东大学 2016
[4]陶瓷颗粒/Al合金复合孕育剂对7xxx系列铝合金变质细化机理的研究[D]. 陈成.河北工业大学 2015
[5]Al-C系中间合金及其对AZ63合金晶粒细化行为的研究[D]. 刘文成.山东大学 2015
[6]形核剂对铝合金晶粒细化极限行为的研究[D]. 王恩兆.山东大学 2015
[7]Al-Ti-C及稀土La对ZL114A组织性能影响的研究[D]. 司金梅.中北大学 2015
[8]Al3Ti在铝熔体中的演变行为及细化性能研究[D]. 祝江涛.兰州理工大学 2014
[9]Al-5Ti-1C丝晶粒细化剂制备工艺及细化性能研究[D]. 白鑫.哈尔滨理工大学 2014
[10]工艺条件对铝基合金成分均匀及相析出行为的影响[D]. 薛赠.西安建筑科技大学 2013
本文编号：3658318
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 铝及铝合金晶粒细化的意义及方法
1.2.1 铝及铝合金晶粒细化的意义
1.2.2 铝及铝合金晶粒细化的方法
1.3 Al-Ti-C中间合金晶粒细化机理
1.3.1 包晶反应理论
1.3.2 碳化物粒子理论
1.3.3 复相形核理论
1.3.4 界面富钛过渡区理论
1.4 Al-Ti-C中间合金的制备方法
1.4.1 熔体反应法
1.4.2 氟盐铝热反应法
1.4.3 自蔓延高温合成法
1.4.4 高温熔炼法
1.5 Al-Ti-C中间合金国内外研究及发展现状
1.6 课题的主要研究内容
第2章 实验材料及方法
2.1 实验材料及设备
2.1.1 实验材料
2.1.2 实验设备
2.2 Al-Ti-C中间合金的制备及细化过程
2.2.1 Al-Ti-C中间合金的制备
2.2.2 Al-Ti-C中间合金制备的工艺流程
2.2.3 Al-Ti-C中间合金细化工业纯铝的过程
2.3 组织观察与分析
2.3.1 金相组织观察
2.3.2 X射线衍射分析
2.3.3 扫描电子显微镜分析
2.3.4 硬度测试
2.4 本章小结
第3章 Al-Ti-C中间合金微观组织研究
3.1 原材料对Al-Ti-C中间合金微观组织的影响
3.1.1 不同钛源的影响
3.1.2 不同碳源的影响
3.1.3 石墨表面状态的影响
3.2 工艺参数对Al-Ti-C中间合金微观组织的影响
3.2.1 Ti/C对制备Al-Ti-C中间合金的影响
3.2.2 电流对制备Al-Ti-C中间合金的影响
3.2.3 反应时间对制备Al-Ti-C中 间合金的影响
3.2.4 铝液温度对制备Al-Ti-C中间合金的影响
3.3 本章小结
第4章 Al-Ti-C中间合金细化性能研究
4.1 不同添加量对工业纯铝细化性能及硬度的影响
4.1.1 不同添加量对工业纯铝细化性能的影响
4.1.2 不同添加量对工业纯铝硬度的影响
4.2 不同保温时间对工业纯铝细化性能及硬度的影响
4.2.1 不同保温时间对工业纯铝细化性能的影响
4.2.2 不同保温时间对工业纯铝硬度的影响
4.3 Al-Ti-C中间合金细化机理探究
4.4 本章小结
第5章 Al-Ti-C-Ce中间合金制备及细化性能研究
5.1 引言
5.2 A1-Ti-C-Ce中间合金的制备及细化过程
5.3 A1-Ti-C-Ce中间合金的物相分析
5.4 A1-Ti-C-Ce中间合金EDS分析
5.5 稀土Ce的加入量对A1-Ti-C-Ce中间合金金组织的影响
5.6 Al-Ti-C-Ce添加量对工业纯铝细化性能及硬度的影响
5.6.1 Al-Ti-C-Ce中间合金添加量对细化性能的影响
5.6.2 Al-Ti-C-Ce中间合金添加量对工业纯铝硬度的影响
5.7 Al-Ti-C-Ce中间合金细化机理探究
5.8 本章小结
结论
参考文献
致谢
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]氢化钛-石油焦制备Al-Ti-C-Ce母合金显微组织及其凝固机制研究[J]. 贺永东,杨啸雨,郭锋,李鹏,张媛庆,豆银丽. 稀有金属. 2019(07)
[2]新型Al-Ti-B-Sr复合中间合金线材的制备及其应用[J]. 廖成伟,陈欢,罗成志,陈建春,潘春旭. 中国有色金属学报. 2014(08)
[3]Al-Ti-C-RE中间合金的制备及细化性能研究[J]. 李银川,马润香. 热加工工艺. 2012(18)
[4]Al-Ti-B合金晶粒细化剂及细化机理的发展与现状[J]. 任峻,陶钦贵,马颖. 铸造技术. 2007(01)
[5]铝合金晶粒细化剂研究进展[J]. 陈亚军,许庆彦,黄天佑. 材料导报. 2006(12)
[6]钛化物在铝熔体中的沉淀现象[J]. 于丽娜,刘相法,边秀房. 材料科学与工艺. 2003(02)
[7]Al-Ti-C晶粒细化剂对工业纯铝的晶粒细化[J]. 谭敦强,黎文献. 特种铸造及有色合金. 2003(02)
[8]AlTiC中间合金细化剂研究的最新进展[J]. 李建国,王亮. 轻合金加工技术. 2003(03)
[9]Al-Ti-C晶粒细化剂的实验研究[J]. 郝风昌,孝云祯,温景林. 轻合金加工技术. 2001(10)
[10]Al-Ti-C中间合金的相组成及其细化特性[J]. 王振卿,刘相法,边秀房. 铸造. 2001(06)
博士论文
[1]外场对铝硅合金富铁相形成及半连铸铸坯组织的影响[D]. 张宇博.大连理工大学 2014
[2]AZ31镁合金细化剂及外场复合细化研究[D]. 张爱民.大连理工大学 2014
[3]Al-Ti-C基中间合金的合成及其细化效果研究[D]. 许春香.太原理工大学 2010
[4]Al-C-Ti系粉末材料激光点火自蔓延烧结及产物的研究[D]. 李玉新.吉林大学 2008
[5]铝合金中TiB2、TiC界面过渡区（相）的研究[D]. 于丽娜.山东大学 2007
硕士论文
[1]抗Zr“中毒”Al-Ti-B-C中间合金及其对7050合金细化新工艺研究[D]. 张国君.山东大学 2017
[2]Al-4Ti中间合金中TiAl3相的形貌演变研究[D]. 何建生.重庆大学 2017
[3]第二相对铝合金导电及力学性能的影响与调控[D]. 赵清汝.山东大学 2016
[4]陶瓷颗粒/Al合金复合孕育剂对7xxx系列铝合金变质细化机理的研究[D]. 陈成.河北工业大学 2015
[5]Al-C系中间合金及其对AZ63合金晶粒细化行为的研究[D]. 刘文成.山东大学 2015
[6]形核剂对铝合金晶粒细化极限行为的研究[D]. 王恩兆.山东大学 2015
[7]Al-Ti-C及稀土La对ZL114A组织性能影响的研究[D]. 司金梅.中北大学 2015
[8]Al3Ti在铝熔体中的演变行为及细化性能研究[D]. 祝江涛.兰州理工大学 2014
[9]Al-5Ti-1C丝晶粒细化剂制备工艺及细化性能研究[D]. 白鑫.哈尔滨理工大学 2014
[10]工艺条件对铝基合金成分均匀及相析出行为的影响[D]. 薛赠.西安建筑科技大学 2013
本文编号：3658318
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