新型含氧铝合金复合细化剂的制备研究

发布时间：2017-11-21 06:08

  本文关键词：新型含氧铝合金复合细化剂的制备研究

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【摘要】：本文分别以Al-TiO_2系和Al-TiO_2-B_2O_3系为实验反应体系,利用熔体直接反应法配合半固态旋转剪切技术制备了Al-Ti-O和Al-Ti-B-O。利用X射线衍射仪(XRD)分析了含氧复合细化剂的物相组成,用金相显微镜(OM)和配有能谱仪(EDS)的扫描电镜(SEM)等设备研究了显微组织结构和生成颗粒的形态、大小、分布等情况,探索了两种含氧复合细化剂对纯铝和A356铝合金的细化效果。Al-TiO_2系和Al-TiO_2-B_2O_3系的反应都是可以自发进行的放热反应,理论反应温度分别在900℃和950℃左右。Al-TiO_2和Al-TiO_2-B_2O_3两种体系的反应过程中,采用机械搅拌器将两种混合粉末(TiO_2+Al粉和TiO_2+B_2O_3粉末)分别搅拌加入到半固态温度熔体中,利用镀层刀片的旋转剪切作用使粉末在熔体中均匀分散,在剪切时间为15min,反应温度为900℃保温5min的反应条件下,Al-TiO_2体系反应产物主要为Al3Ti和Al2O3颗粒,其中Al3Ti呈灰色棒状和块状,平均尺寸为30μm,Al2O3则为亮白色颗粒,呈弥散分布,平均尺寸为1.5μm。Al-TiO_2-B_2O_3系在反应温度为950℃条件下反应产物主要由棒状的Al3Ti(约50μm)、亮白色弥散分布的Al2O3(约1.5μm)和灰色细小TiB2(约1μm)三相颗粒组成。镀层刀片旋转剪切技术可以有效改善TiO_2+Al粉和TiO_2+B_2O_3粉末在半固态熔体中的分散,剪切时间为15min时粉末的分散性最好。提高反应温度或者延长保温时间都会对反应的进行起到促进作用,在Al-TiO_2体系中,反应温度在850℃到900℃之间时,随着反应温度的升高,未反应粉末逐渐减少最终完全反应,反应产物中细小颗粒逐渐分散,Al3Ti颗粒呈不规则块状,当反应温度升至950℃时,反应生成Al3Ti形态呈针状。在Al-TiO_2-B_2O_3体系中,随着保温时间的延长,团聚的反应产物颗粒不断扩散至均匀分布,反应温度为950℃保温5min时,反应完全且团聚颗粒有一定程度的分散,保温时间延长到15min后,细小颗粒分散性更好,但是Al3Ti颗粒尺寸过大,且出现不利于细化效果的针状形态。针对Al-TiO_2-B_2O_3体系制备Al-Ti-B-O复合细化剂的过程,在反应过程中对熔体分别施加2min、5min、15min的高能超声。利用高能超声场中的声空化和声流效应可促进反应的完全进行,随着超声时间的延长,能够在一定程度上细化Al3Ti颗粒的形态大小,并且改善团聚的细小颗粒分散性。超声时间为5min时,Al3Ti颗粒尺寸减小到35μm左右,Al2O3和TiB2颗粒相对分散,继续延长超声时间到15min后,组织形态变化不大,且出现长针状的Fe相,所以最佳超声时间为5min左右。反应制备的Al-Ti-O和Al-Ti-B-O含氧复合细化剂能够有效细化纯铝和A356铝合金。分别与Al-5Ti和Al-5Ti-B中间合金相比较,Al-Ti-O和Al-Ti-B-O复合细化剂的细化性能更好,且随着保温时间的延长,含氧复合细化剂的抗衰减性较好。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG22

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本文编号：1209920