氢化钛制备铝钛硼中间合金的实验研究

发布时间：2020-10-01 17:17

　　 为探索清洁环保制备铝钛硼中间合金的方法,采用氢化钛粉替代氟钛酸钾与铝熔体反应,制备Al-Ti-B中间合金中起主要细化作用的TiAl3第二相。通过对氢化钛粉的加料量、反应温度、反应时间等参数的对比实验,获得尺寸较小、分布均匀和形态良好的TiAl3中间合金。结果表明:该方法制备的TiAl3第二相颗粒的尺寸大小分布范围较窄,分布较均匀,形态良好。
【部分图文】：

分析中未能观察到明显的ＴｉＡｌ３第二相，由于ＴｉＨ２分解反应很快且剧烈，在脱氢过程中，ＴｉＨ２分解反应发生后生成了单质Ｔｉ，ＴｉＨ２颗粒将被逐渐形成的Ｔｉ层包围，分解析出的Ｈ２穿过Ｔｉ层向外扩散，分解后的内层新生Ｔｉ未能充分、直接地与铝熔体反应，而是被氧化、氮化。而小包加料的加料方式可有效避免这种问题。因此，合金中ＴｉＡｌ３第二相的分布情况可能同时受加料方式和搅拌情况的影响。通过表１的数据得出了加料量与直收率的关系，其结果如图１所示。图１加料量与直收率的关系Ｆｉｇ．１Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｄｉｒｅｃｔｒｅｃｏｖｅｒｙａｎｄｑｕａｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎａｌｌｙ由图１可知，加料量对Ｔｉ的直收率有较大影响。随加料量的增加，直收率先增大后减小，因此，适当调整氢化钛粉的加料量，既能达到所需的Ｔｉ含量，又能保证较高的Ｔｉ的直·４３１氢化钛制备铝钛硼中间合金的实验研究／汤皓元等·

收率。２．２．３反应温度由表１的数据得出了反应温度与直收率的关系，其结果如图２所示。图２反应温度与直收率的关系Ｆｉｇ．２Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｄｉｒｅｃｔｒｅｃｏｖｅｒｙａｎｄｒｅａｃｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ由图２可知，在７００～８５０℃的熔炼温度范围，Ｔｉ的直收率先减小后增大，在７８０℃时最低，到８００℃以后变得平缓，变化幅度不大。显然，Ｔｉ的直收率受加料量和反应温度的影响较大。在７００℃条件下，生成的ＴｉＡｌ３颗粒聚集；在８５０℃条件下，生成的ＴｉＡｌ３第二相呈长棒状，可见，反应温度对ＴｉＡｌ３第二相的形态和分布有很大影响。２．３物相分析对金相组织中的白色第二相进行电子探针和能谱分析，得出结果如图３所示。图３试样的Ｘ射线衍射分析图Ｆｉｇ．３Ｘ－ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓａｍｐｌｅ根据图３能谱分析可知该白色第二相为ＴｉＡｌ３，在Ａｌ－Ｔｉ－Ｂ合金中起主要细化作用的是ＴｉＡｌ３和ＴｉＢ２［２］。Ａｌ－Ｔｉ－Ｂ中间合金细化效果的组织遗传效应首先体现在ＴｉＡｌ３的数目上。如果中间合金中ＴｉＡｌ３的数目多，则在结晶Ａｌ－Ｔｉ－Ｂ中间合金细化前幸存的ＴｉＡｌ３数目相对较多，作为Ａｌ结晶核心的ＴｉＡｌ３数目也较多，细化效果就越好［７］。理想的ＴｉＡｌ３第二相颗粒尺寸小于３０μｍ，平均尺寸在２０μｍ左右，且尺寸相差不大，分布均匀，形态良好。图４不同条件下制取中间合金的微观组织图Ｆｉｇ．４Ｍａｓｔｅｒａｌｌ

收率。２．２．３反应温度由表１的数据得出了反应温度与直收率的关系，其结果如图２所示。图２反应温度与直收率的关系Ｆｉｇ．２Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｄｉｒｅｃｔｒｅｃｏｖｅｒｙａｎｄｒｅａｃｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ由图２可知，在７００～８５０℃的熔炼温度范围，Ｔｉ的直收率先减小后增大，在７８０℃时最低，到８００℃以后变得平缓，变化幅度不大。显然，Ｔｉ的直收率受加料量和反应温度的影响较大。在７００℃条件下，生成的ＴｉＡｌ３颗粒聚集；在８５０℃条件下，生成的ＴｉＡｌ３第二相呈长棒状，可见，反应温度对ＴｉＡｌ３第二相的形态和分布有很大影响。２．３物相分析对金相组织中的白色第二相进行电子探针和能谱分析，得出结果如图３所示。图３试样的Ｘ射线衍射分析图Ｆｉｇ．３Ｘ－ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓａｍｐｌｅ根据图３能谱分析可知该白色第二相为ＴｉＡｌ３，在Ａｌ－Ｔｉ－Ｂ合金中起主要细化作用的是ＴｉＡｌ３和ＴｉＢ２［２］。Ａｌ－Ｔｉ－Ｂ中间合金细化效果的组织遗传效应首先体现在ＴｉＡｌ３的数目上。如果中间合金中ＴｉＡｌ３的数目多，则在结晶Ａｌ－Ｔｉ－Ｂ中间合金细化前幸存的ＴｉＡｌ３数目相对较多，作为Ａｌ结晶核心的ＴｉＡｌ３数目也较多，细化效果就越好［７］。理想的ＴｉＡｌ３第二相颗粒尺寸小于３０μｍ，平均尺寸在２０μｍ左右，且尺寸相差不大，分布均匀，形态良好。图４不同条件下制取中间合金的微观组织图Ｆｉｇ．４Ｍａｓｔｅｒａｌｌ

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【二级参考文献】

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