熔盐电解法制备铝钪合金及其微观结构分析
[Abstract]:This paper mainly introduces the design and manufacture of a small electrolytic cell under laboratory conditions, tests and electrolyzes pure aluminum, aluminum titanium alloy and aluminum scandium alloy by electrolytic cell, and analyzes and discusses the refining effect and mechanism of aluminum scandium alloy. Cryolite-alumina was used as the main electrolysis system, and magnesium fluoride and calcium fluoride were used as additives. In the process of electrolysis, problems are found, and a large number of improvements have been made and put into practice to ensure that the electrolysis process is carried out in an orderly manner. For example, the rod structure of the original cathode is changed to the disk shape, the cylinder shape of the anode is changed to the cylindrical shape, and the current efficiency is improved, and the graphite selected is changed from the original high purity graphite to the coarse graphite to overcome the problem of the rupture of the cathode and the anode. After many improvements, a set of electrolysis equipment with easy operation and high efficiency was designed and manufactured, and the aluminum-scandium alloy of about 1 kg was prepared by using it in a single experiment. The composition and microstructure of aluminum-scandium alloy prepared by molten salt electrolysis were analyzed. The results show that the refining effect of electrolytic aluminum-scandium alloy is better than that of melting alloy. With the increase of scandium content, the refining effect is more and more remarkable. Compared with the electrolysis method, the Al-SC alloy prepared by the melting method has not obvious grain refinement effect, and the distribution of scandium is not even, so it is easy to appear the phenomenon of segregation. The effect of scandium on grain refinement of aluminum alloy is mainly due to the high matching between Al3Sc and Al. The mismatch degree of lattice between Scandium and Al is smaller than that of 1%.Al3Sc, which is suitable for the structure condition of heterogeneous nucleation, and can wetting the grains of the matrix well and reducing the contact angle between them. The crystal mask which makes the Al3Sc phase contact with the matrix grain has a relatively small surface tension, which is favorable to the formation of heterogeneous nucleation and can achieve the purpose of grain refinement. The grain area, average diameter, long radius, short radius and ratio of short radius to long diameter of Al-SC alloy prepared by molten salt electrolysis were measured and calculated quantitatively, and the curves of characteristic grain size with the increase of scandium content in Al-Scandium alloy were plotted. The distribution map of the above characteristic dimensions is analyzed by probability density distribution. The results show that with the increase of scandium content, the distribution curve of probability density gradually moves to the left, the peak value becomes larger and larger, the grain size is smaller, the distribution range is gradually reduced, and the concentration is obviously increased.
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TF821
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本文编号:2245945
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