Al-5Ti-1B中间合金制备工艺及细化性能研究
发布时间：2022-01-14 11:45
细小的等轴晶组织能够改善铝合金铸件的力学性能,降低热裂纹,消除缩孔缩松等,提高铝合金的性能。添加Al-Ti-B晶粒细化剂能使铝合金铸件由粗大的柱状晶转变为细小的等轴晶,起到细化铝合金晶粒的目的。Al-5Ti-1B中间合金被公认为是对纯铝及铝合金细化效果最好的Al-Ti-B细化剂,应用最广泛。目前制备Al-5Ti-1B中间合金主要是使用氟盐反应法,即将K2Ti F6和KBF4添加到800℃的Al熔体中,通过两种氟盐与Al熔体之间的界面反应制备Al-Ti-B中间合金。其优点是原料价格低廉,制备工艺相对较简单,熔融状态的低密度反应副产物浮于熔体上,利于去除。但也存在很大的缺点,如界面反应速度慢,导致合金化反应时间过长,生产效率低;浮于熔体之上的熔融态氟盐易挥发,造成环境污染;合金化过程中产生的氟铝酸钾盐副产物和带入的金属化合物杂质,以及熔盐对耐火材料腐蚀而产生的夹杂物不能完全去除干净,导致最终制备的Al-Ti-B中间合金洁净度较差等。本文针对氟盐法制备Al-5Ti-1B晶粒细化剂存在的问题,通过改进氟盐加料顺序、合金化反应温度...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
添加TiB2后纯铝凝固组织中TiB2粒子分布
图 1.3 Al-Ti 平衡相图富 Al 端示意图研究表明，与 TiB2相比，TiAl3可在更小过冷度下形核，具有更伟[10]通过计算得出，TiAl3与 α-Al 的晶格错配度为 2.3925%或共格的错配范围，比 TiB2与 α-Al 的错配度小。反应理论存在的问题是：晶粒细化过程中，Al-Ti-B 中间合金的wt.%~1.0wt.%之间，通过中间合金所加入的 Ti 的量远远低于包i 量。其次，Al-Ti-B 中间合金加入到 Al 熔体中后，中间合金熔体内留存，会在数秒钟之内发生熔解。因此，包晶反应很难学者提出，工业生产中添加 Al-Ti-B 中间合金进行细化的凝固般较快，很难进行平衡凝固，只能实现非平衡凝固。所以平衡不能反映真实的凝固过程。在凝固过程中，熔体内部存在着结，增大冷却速率，结构和能量起伏的驱动力会增加，局部 Ti 元iAl3，使包晶反应得以进行[7]。图理论
0Q = m (k 1) X 为液相线斜率； k 溶质分配系数；0X 为合金元素含量。通过阻象开始之前可以达到深过冷状态，更多的形核粒子（尺寸小于子）被激活。提出了多种形式的晶粒直径对 Q的依赖关系。晶粒周围的溶质扩散场的形成对晶粒的抑制作用，对理解晶粒的重要意义被 Quested and Greer[19]首次提出。Du 和 Li[20]对此他们使用基于 Kampmann-Wagner 数值模型的生长模型对固溶体行了研究。结果表明，在等温熔融过程中，溶解度在抑制成核的(如上文所述，关键因素是再辉)，但这种效应在定向凝固过这个模型仍然假设颗粒为球形，而在凝固过程中，可能会生长，球形生长近似是可以接受的，至少对于具有较高孕育水平的受的。Du 和 Li 的模型不仅被扩展到凝固的初始阶段，而且还整个阶段。在 Qi 等人[21]的分析模型中，将热和溶质对成核的抑起，从而可以在等温和定向凝固中预测晶粒直径。这一模型表素的情况下，粒径应该与1/2Q 成比例（如图 1.5）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]连续流变挤压技术在制备高性能铝材中的应用[J]. 商迎秋,王祥,王宇翔,王宁,管仁国. 精密成形工程. 2017(04)
[2]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)
[3]电磁搅拌对Al-5Ti-B中间合金组织及细化效果的影响[J]. 李润霞,张文华,张鹏,张博通,陈建春,于宝义. 铸造. 2016(01)
[4]新型Al-Ti-B-RE中间合金的合成及其细化性能的研究（英文）[J]. 王正军,司乃潮. 稀有金属材料与工程. 2015(12)
[5]联合净化对Al-Ti-B合金组织和细化能力的影响[J]. 陈邵龙,马涛. 特种铸造及有色合金. 2015(07)
[6]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)
[7]超声空化对多孔氮化钛颗粒的破碎作用(英文)[J]. 马继宇,康进武,胡毅森,黄天佑. 传感技术学报. 2013(10)
[8]Microstructure of Al-Ti-B-Er refiner and its grain refining performance[J]. 马腾飞,陈子勇,聂作仁,黄晖. Journal of Rare Earths. 2013(06)
[9]Microstructure of Al-5Ti-1B-1RE nanoribbon and its refining efficiency on as-cast A356 alloys[J]. 王奎,崔春翔,王倩,赵立臣,胡源. Journal of Rare Earths. 2013(03)
[10]高洁净度Al-5Ti-1B晶粒细化剂的制备与微结构特征[J]. 廖成伟,李洋,涂睿,陈建春,潘春旭. 特种铸造及有色合金. 2012(03)
博士论文
[1]超声制备Al-5Ti-1B中间合金及α-Al/异质核心界面研究[D]. 韩延峰.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]高品质Al-5Ti-1B合金线材的制备及其细化性能的研究[D]. 孙小平.东北大学 2011
[2]Al-Ti-B、Al-Ti-C中间合金细化铝及铝合金机制研究[D]. 孙雪迎.清华大学 2011
本文编号：3588447
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
添加TiB2后纯铝凝固组织中TiB2粒子分布
图 1.3 Al-Ti 平衡相图富 Al 端示意图研究表明，与 TiB2相比，TiAl3可在更小过冷度下形核，具有更伟[10]通过计算得出，TiAl3与 α-Al 的晶格错配度为 2.3925%或共格的错配范围，比 TiB2与 α-Al 的错配度小。反应理论存在的问题是：晶粒细化过程中，Al-Ti-B 中间合金的wt.%~1.0wt.%之间，通过中间合金所加入的 Ti 的量远远低于包i 量。其次，Al-Ti-B 中间合金加入到 Al 熔体中后，中间合金熔体内留存，会在数秒钟之内发生熔解。因此，包晶反应很难学者提出，工业生产中添加 Al-Ti-B 中间合金进行细化的凝固般较快，很难进行平衡凝固，只能实现非平衡凝固。所以平衡不能反映真实的凝固过程。在凝固过程中，熔体内部存在着结，增大冷却速率，结构和能量起伏的驱动力会增加，局部 Ti 元iAl3，使包晶反应得以进行[7]。图理论
0Q = m (k 1) X 为液相线斜率； k 溶质分配系数；0X 为合金元素含量。通过阻象开始之前可以达到深过冷状态，更多的形核粒子（尺寸小于子）被激活。提出了多种形式的晶粒直径对 Q的依赖关系。晶粒周围的溶质扩散场的形成对晶粒的抑制作用，对理解晶粒的重要意义被 Quested and Greer[19]首次提出。Du 和 Li[20]对此他们使用基于 Kampmann-Wagner 数值模型的生长模型对固溶体行了研究。结果表明，在等温熔融过程中，溶解度在抑制成核的(如上文所述，关键因素是再辉)，但这种效应在定向凝固过这个模型仍然假设颗粒为球形，而在凝固过程中，可能会生长，球形生长近似是可以接受的，至少对于具有较高孕育水平的受的。Du 和 Li 的模型不仅被扩展到凝固的初始阶段，而且还整个阶段。在 Qi 等人[21]的分析模型中，将热和溶质对成核的抑起，从而可以在等温和定向凝固中预测晶粒直径。这一模型表素的情况下，粒径应该与1/2Q 成比例（如图 1.5）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]连续流变挤压技术在制备高性能铝材中的应用[J]. 商迎秋,王祥,王宇翔,王宁,管仁国. 精密成形工程. 2017(04)
[2]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)
[3]电磁搅拌对Al-5Ti-B中间合金组织及细化效果的影响[J]. 李润霞,张文华,张鹏,张博通,陈建春,于宝义. 铸造. 2016(01)
[4]新型Al-Ti-B-RE中间合金的合成及其细化性能的研究（英文）[J]. 王正军,司乃潮. 稀有金属材料与工程. 2015(12)
[5]联合净化对Al-Ti-B合金组织和细化能力的影响[J]. 陈邵龙,马涛. 特种铸造及有色合金. 2015(07)
[6]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)
[7]超声空化对多孔氮化钛颗粒的破碎作用(英文)[J]. 马继宇,康进武,胡毅森,黄天佑. 传感技术学报. 2013(10)
[8]Microstructure of Al-Ti-B-Er refiner and its grain refining performance[J]. 马腾飞,陈子勇,聂作仁,黄晖. Journal of Rare Earths. 2013(06)
[9]Microstructure of Al-5Ti-1B-1RE nanoribbon and its refining efficiency on as-cast A356 alloys[J]. 王奎,崔春翔,王倩,赵立臣,胡源. Journal of Rare Earths. 2013(03)
[10]高洁净度Al-5Ti-1B晶粒细化剂的制备与微结构特征[J]. 廖成伟,李洋,涂睿,陈建春,潘春旭. 特种铸造及有色合金. 2012(03)
博士论文
[1]超声制备Al-5Ti-1B中间合金及α-Al/异质核心界面研究[D]. 韩延峰.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]高品质Al-5Ti-1B合金线材的制备及其细化性能的研究[D]. 孙小平.东北大学 2011
[2]Al-Ti-B、Al-Ti-C中间合金细化铝及铝合金机制研究[D]. 孙雪迎.清华大学 2011
本文编号：3588447
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