La对氟盐法制备Al-Ti-B-La反应机理及其细化效果的影响
发布时间：2021-03-20 03:53
利用氟盐法制备Al-5Ti-1B和Al-5Ti-1B-1La中间合金,对比分析稀土La添加对合成反应速率、第二相粒子的形态及物相组成的影响,并对比研究中间合金对纯铝和Al-8Si合金的细化效果。结果表明:添加稀土La元素会加速氟盐反应的进行,有利于Ti、B元素的吸收;稀土La可以有效地细化Al3Ti相,并与其反应生成细小弥散分布的Al20Ti2La相,同时减弱TiB2相聚集成团的倾向,在细化纯铝过程中表现出更优异的细化长效性;在细化Al-8Si合金过程中,Al-5Ti-1B-La中间合金中所存在的大量细小弥散的第二相形核粒子可以有效地细化铝基体,同时Al20Ti2La相熔解所释放的稀土La原子还可以对硅相产生变质细化作用,表现出较强的细化效果。
【文章来源】：中国有色金属学报. 2020,30(08)北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
不同反应时间t1下Al-5Ti-1B和Al-5Ti-1B-1La中间合金的XRD谱
图2所示分别给出铝熔体与氟盐反应时间t1=20min的Al-5Ti-1B和Al-5Ti-1B-1La中间合金的铸态微观组织，表1给出上述两种中间合金内部第二相的EDS分析结果。结合XRD谱可知，Al-5Ti-1B中间合金基体内尺寸较大(最大尺寸约为30～40μm)、有明显棱角的灰色块体为Al3Ti相，其周围分布着细小的Ti B2相(尺寸小于1μm)，如图2(a)所示。由于Ti B2相尺寸较小，其EDS分析中会检测到铝基体导致含量分析结果中出现Al(见表1)。相对地，Al-5Ti-1B-1La中间合金中除了Al3Ti相(灰色)和Ti B2相(黑色)外，还可以观察白色块状的Al20Ti2La相，如图2(b)所示。对比两种中间合金的微观组织，可知，两种中间合金内部的Ti B2相分布均匀，尺寸差异不大，基本无Ti B2相的聚集团块，但Al-5Ti-1B-1La中间合金内部的Al3Ti和Al20Ti2La第二相粒子的尺寸明显小于Al-5Ti-1B合金的，如图2所示，这表明稀土La元素添加对Al3Ti中间相起到变质细化作用。2.3 反应时间对细化剂的影响
选取铝熔体与氟盐反应时间为t1=30 min的Al-5Ti-1B和Al-5Ti-1B-1La中间合金对工业纯铝进行细化处理。在相同条件(添加量为0.1%(质量分数)，熔体过热处理温度为700℃)下，控制变质处理保温时间t2分别为20 min、40 min、60 min、90 min、120 min，冷却后取样观察其宏观组织，如图5所示。可知，从图5可以发现，原始未经过任何细化处理的工业纯铝内心部为粗大的等轴晶组织，其周围被粗大的柱状晶区所环绕。Al-5Ti-1B中间合金添加后，变质处理20min后可以观察到显著的细化效果，该细化效果可以维持在120 min以内，继续延长变质处理时间，晶粒开始出现粗化，当处理时间t2=120 min时出现明显柱状晶区，晶粒粗大，只有中心区域晶粒比较细小。相对地，经过Al-5Ti-1B-1La中间合金变质细化处理后获得细小均匀的等轴晶组织，并且在t2=20～120 min的处理时间内，晶粒度没有明显的变化。由此可见，Al-5Ti-1B-1La中间合金发生充分细化的作用时间比Al-5Ti-1B中间合金要长一些，表现出更优异的细化长效性。图5 Al-5Ti-1B和Al-5Ti-1B-1La中间合金细化效果对比(0.1%,700℃)
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝及铝合金材料进展[J]. 邓运来,张新明. 中国有色金属学报. 2019(09)
[2]基于Al-Ti-B细化剂的铝合金异质形核机制研究进展[J]. 韩延峰,张瀚龙,徐钧,张佼,孙宝德. 中国材料进展. 2018(08)
[3]Al-Ti-B中间合金元素实收率的控制与细化效果[J]. 廖成伟,陈建春,陈欢,潘春旭. 材料科学与工程学报. 2018(04)
[4]溶质Ti对Al-Ti-B中间合金细化Al影响的新认识:TiB2粒子的动力学行为及溶质Ti的影响[J]. 张丽丽,江鸿翔,赵九洲,李璐,孙倩. 金属学报. 2017(09)
[5]动态合成对制备新型Al-Ti-B-RE细化剂第二相粒子的影响[J]. 王正军,刘蒙恩,黄永德,朱磊,张欣. 铸造. 2017(09)
[6]原料添加顺序对氟盐法制备Al-Ti-B中间合金的影响[J]. 廖成伟,陈闻天,陈欢,付建平,潘春旭. 中国有色金属学报. 2016(01)
[7]Al-5Ti-B-Ce与Al-5Ti-B-La中间合金对工业纯铝晶粒细化效果的对比[J]. 剌军,尹建宝,李逸泰,胡治流,杜再翔,庞兴志. 轻合金加工技术. 2015(11)
[8]Al-Ti-B-RE中间合金第二相的形态及分布对工业纯铝细化效果的影响[J]. 王正军,司乃潮. 稀有金属材料与工程. 2015(06)
[9]Al-2Ti-B-Ce和Al-5Ti-B-Ce中间合金对工业纯铝晶粒细化效果的研究[J]. 尹建宝,李逸泰,闭建明,庞兴志,李林君. 轻合金加工技术. 2015(01)
[10]稀土铝钛硼晶粒细化剂的研究现状[J]. 胡华,黄雅莹,胡治流. 材料研究与应用. 2014(02)
本文编号：3090450
【文章来源】：中国有色金属学报. 2020,30(08)北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
不同反应时间t1下Al-5Ti-1B和Al-5Ti-1B-1La中间合金的XRD谱
图2所示分别给出铝熔体与氟盐反应时间t1=20min的Al-5Ti-1B和Al-5Ti-1B-1La中间合金的铸态微观组织，表1给出上述两种中间合金内部第二相的EDS分析结果。结合XRD谱可知，Al-5Ti-1B中间合金基体内尺寸较大(最大尺寸约为30～40μm)、有明显棱角的灰色块体为Al3Ti相，其周围分布着细小的Ti B2相(尺寸小于1μm)，如图2(a)所示。由于Ti B2相尺寸较小，其EDS分析中会检测到铝基体导致含量分析结果中出现Al(见表1)。相对地，Al-5Ti-1B-1La中间合金中除了Al3Ti相(灰色)和Ti B2相(黑色)外，还可以观察白色块状的Al20Ti2La相，如图2(b)所示。对比两种中间合金的微观组织，可知，两种中间合金内部的Ti B2相分布均匀，尺寸差异不大，基本无Ti B2相的聚集团块，但Al-5Ti-1B-1La中间合金内部的Al3Ti和Al20Ti2La第二相粒子的尺寸明显小于Al-5Ti-1B合金的，如图2所示，这表明稀土La元素添加对Al3Ti中间相起到变质细化作用。2.3 反应时间对细化剂的影响
选取铝熔体与氟盐反应时间为t1=30 min的Al-5Ti-1B和Al-5Ti-1B-1La中间合金对工业纯铝进行细化处理。在相同条件(添加量为0.1%(质量分数)，熔体过热处理温度为700℃)下，控制变质处理保温时间t2分别为20 min、40 min、60 min、90 min、120 min，冷却后取样观察其宏观组织，如图5所示。可知，从图5可以发现，原始未经过任何细化处理的工业纯铝内心部为粗大的等轴晶组织，其周围被粗大的柱状晶区所环绕。Al-5Ti-1B中间合金添加后，变质处理20min后可以观察到显著的细化效果，该细化效果可以维持在120 min以内，继续延长变质处理时间，晶粒开始出现粗化，当处理时间t2=120 min时出现明显柱状晶区，晶粒粗大，只有中心区域晶粒比较细小。相对地，经过Al-5Ti-1B-1La中间合金变质细化处理后获得细小均匀的等轴晶组织，并且在t2=20～120 min的处理时间内，晶粒度没有明显的变化。由此可见，Al-5Ti-1B-1La中间合金发生充分细化的作用时间比Al-5Ti-1B中间合金要长一些，表现出更优异的细化长效性。图5 Al-5Ti-1B和Al-5Ti-1B-1La中间合金细化效果对比(0.1%,700℃)
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝及铝合金材料进展[J]. 邓运来,张新明. 中国有色金属学报. 2019(09)
[2]基于Al-Ti-B细化剂的铝合金异质形核机制研究进展[J]. 韩延峰,张瀚龙,徐钧,张佼,孙宝德. 中国材料进展. 2018(08)
[3]Al-Ti-B中间合金元素实收率的控制与细化效果[J]. 廖成伟,陈建春,陈欢,潘春旭. 材料科学与工程学报. 2018(04)
[4]溶质Ti对Al-Ti-B中间合金细化Al影响的新认识:TiB2粒子的动力学行为及溶质Ti的影响[J]. 张丽丽,江鸿翔,赵九洲,李璐,孙倩. 金属学报. 2017(09)
[5]动态合成对制备新型Al-Ti-B-RE细化剂第二相粒子的影响[J]. 王正军,刘蒙恩,黄永德,朱磊,张欣. 铸造. 2017(09)
[6]原料添加顺序对氟盐法制备Al-Ti-B中间合金的影响[J]. 廖成伟,陈闻天,陈欢,付建平,潘春旭. 中国有色金属学报. 2016(01)
[7]Al-5Ti-B-Ce与Al-5Ti-B-La中间合金对工业纯铝晶粒细化效果的对比[J]. 剌军,尹建宝,李逸泰,胡治流,杜再翔,庞兴志. 轻合金加工技术. 2015(11)
[8]Al-Ti-B-RE中间合金第二相的形态及分布对工业纯铝细化效果的影响[J]. 王正军,司乃潮. 稀有金属材料与工程. 2015(06)
[9]Al-2Ti-B-Ce和Al-5Ti-B-Ce中间合金对工业纯铝晶粒细化效果的研究[J]. 尹建宝,李逸泰,闭建明,庞兴志,李林君. 轻合金加工技术. 2015(01)
[10]稀土铝钛硼晶粒细化剂的研究现状[J]. 胡华,黄雅莹,胡治流. 材料研究与应用. 2014(02)
本文编号：3090450
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3090450.html
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