晶粒细化剂对过共晶铝铁合金的作用及细化机理

摘要

本文通过改变晶粒细化剂加入量和熔体保温时间研究了不同的晶粒细化剂(Al-Ti-B、A1-Ti-C、Al-Ti-C-B)、合金元素Sc以及合金元素与电流处理的联合作用对Al-5％Fe合金微观组织形态及力学性能的影响，并对其作用机理进行了探讨。 在过共晶Al-5％Fe合金中加入Al-Ti-B中间合金细化剂，当加入量为1％、保温时间为90min时效果较好，Al-5％Fe合金中初生Al<,3>Fe相由未添加细化剂时的粗大板条状变为花朵状和颗粒状，并且尺寸明显减小。 在过共晶Al-5％Fe合金中加入Al-Ti-C-B中间合金细化剂，在加入量为1％、保温时间为90min时效果较好，合金中初生Al<,3>Fe相主要变为尺寸较小的花朵状形貌，并且在其周围分布着部分颗粒状的Al<,3>Fe相，分布也相对较均匀。合金的抗拉强度由121．4MPa增加到131.0MPa，提高了7.9％。 在过共晶Al-5％Fe合金中加入Al-5Ti-0.25C中间合金细化剂，当添加量为1％、保温时间为30min时达到最佳细化效果。合金中初生Al<,3>Fe相由原来粗大的针片状基本转变为细小的短棒状、花朵状和颗粒状。合金的抗拉强度为144.2MPa，提高了18.8％。 在过共晶Al-5％Fe合金中加入微量合金元素Sc，在加入量为O.4％、保温时间为30min时效果最佳，合金中的初生Al<,3>Fe相基本转变为细小的针状，粒状和花朵状。合金的抗拉强度达到186.2MPa，提高了53.4％。Sc元素的加入既能造成界面前沿的成分过冷又能降低初生Al<,3>Fe相与基体间的错配度及界面能，从而对初生Al<,3>Fe相产生细化作用。 过共晶Al-5％Fe合金在加入0.4％Sc的基础上进行电流密度为59A/dm<'2>的电流处理，组织得到较为明显的细化，粒状的初生Al<,3>Fe相尺寸更加细小，短针状相减少，放射状的组织得到明显改善。Al-5％Fe合金在加入1％Al-5Ti-0.25C的基础上再进行电流密度为59A/dm<'2>的电流处理，初生Al<,3>Fe相尺寸明显变小，主要为粒状和短针状，组织进一步细化。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1铝铁合金的国内外发展概况

1.1.1铝铁合金的凝固特点

1.1.2铝铁合金微观组织影响因素的实验研究

1.1.3铝铁合金的应用概况

1.1.4铝铁合金的研究及应用前景

1.2晶粒细化剂的研究及应用状况

1.2.1晶粒细化剂Al-Ti-B和Al-Ti-C的细化机理

1.2.2晶粒细化剂Al-Ti-B和Al-Ti-C在国内外的生产及应用

1.2.3微量元素Sc对铝合金的作用

1.3问题的提出及本课题的研究意义

1.4主要研究内容

2实验材料、设备及实验方法

2.1实验材料

2.2实验设备

2.2.1熔炼设备

2.2.2电流处理设备

2.2.3图像分析设备

2.2.4拉伸实验设备

2.3实验方法

2.3.1熔炼工艺

2.3.2电流处理工艺

2.3.3拉伸实验

2.4实验方案及技术路线

3 Al-Ti-B中间合金细化剂对过共晶Al-5％Fe合金的细化

3.1引言

3.2实验室自制Al-Ti-B中间合金细化剂对过共晶Al-5％Fe合金组织的影响

3.2.1加入量对合金组织的影响

3.2.2保温时间对合金组织的影响

3.3工业生产Al-Ti-B中间合金细化剂对过共晶Al-5％Fe合金组织的影响

3.3.1加入量对合金组织的影响

3.3.2保温时间对合金组织的影响

3.4合金中元素的分布

3.5 Al-Ti-B中间合金细化剂细化机理的讨论

3.6本章小结

4Al-Ti-C-B中间合金细化剂对过共晶Al-5％Fe合金的细化

4.1引言

4.2 Al-Ti-C-B中间合金细化剂对过共晶Al-5％Fe合金组织的影响

4.2.1加入量的影响

4.2.2保温时间的影响

4.3抗拉强度的变化

4.4 Al-Ti-C-B中间合金细化剂细化机理的讨论

4.5本章小结

5 Al-Ti-C中间合金细化剂对过共晶Al-5％Fe合金组织的影响

5.1引言

5.2 Al-Ti-C中间合金细化剂对Al-5％Fe合金初生Al3Fe相形貌的影响

5.2.1加入量的影响

5.2.2保温时间的影响

5.3抗拉强度的变化

5.4 Ti和C在合金中的分布

5.5 Al-Ti-C中间合金细化剂细化机理的讨论

5.6本章小结

6微量Sc对过共晶Al-5％Fe合金组织和性能的影响

6.1引言

6.2 Sc对Al-5％Fe合金初生Al3Fe相形貌的影响

6.2.1加入量的影响

6.2.2保温时间对合金组织的影响

6.3抗拉强度的变化

6.4 Sc对合金组织中形成相的影响

6.5 Sc对合金中初生Al3Fe相生长过程影响机理的探讨

6.6本章小结

7复合作用对过共晶Al-5％Fe合金组织的影响

7.1合金元素的复合作用

7.1.1 Sc和Ti的复合作用

7.1.2 Sc和Al-Ti-B的复合作用

7.1.3 Sc和Cu的复合作用

7.2晶粒细化剂和电流处理的联合作用

7.2.1 Sc和电流处理的联合作用

7.2.2 Al-Ti-C和电流处理的联合作用

7.3本章小结

8结论

参考文献

在学研究成果

致 谢