| 题名 | 电弧作用下氟钛酸钾—碳合成Al-Ti-C中间合金的研究 |
| 作者 | 王准 |
| 答辩日期 | 2019 |
| 导师 | 张胜全 ; 张有余 |
| 关键词 | 晶粒细化 Al-Ti-C中间合金 电弧 稀土Ce 工业纯铝 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 铝合金材料是现代工业中应用最广泛的有色金属材料之一,随着现代工业发展步伐的加快,对铝合金性能的要求也越来越高。晶粒细化是当前能同时提高材料的强度、硬度和塑韧性的一种方法,它不仅能改善材料质量,还能提高材料的力学性能和加工工艺性能,因而受到了广泛的关注和应用。目前在工业生产中细化晶粒的方法有很多,但是最为经济、有效和常用的方法是向铝熔体中添加中间合金细化晶粒。本文是以工业纯铝、石墨粉、氟钛酸钾为原材料,在电弧作用下合成Al-Ti-C中间合金,通过改变原材料、电流、铝液温度、保温时间、碳和钛的加入比例这些不同实验条件,采用光学显微镜（OM）、X衍射射线（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）等检测手段对Al-Ti-C中间合金微观组织和物相组成进行研究分析,探究制备Al-Ti-C中间合金的最佳工艺参数。研究结果表明,电弧作用下合成Al-Ti-C中间合金的物相主要由α-Al、TiAl3和TiC组成。电弧产生时能够在铝熔体中形成高温微区,提供更多的热量,促进碳和铝熔体的润湿,使熔体中的TiC粒子更易生成。电弧作用下合成Al-Ti-C中间合金选用K2TiF6粉作为钛源、经过表面预处理的石墨粉作为碳源;K2TiF6能够与铝液发生铝热反应放出大量的热量,促进TiAl3和TiC合成反应的进行;在相同实验条件下,石墨粉经过表面预处理后能够去除石墨表面的氧化层,消除石墨粒子之间形成的氢键,缓解铝液中的石墨团聚现象,增加石墨粒子之间的分散度,提高石墨与铝熔体的润湿性,促进石墨与熔体中Ti原子发生反应生成TiC。研究发现,电流、反应时间、铝液温度和Ti/C等工艺条件对TiAl3晶体形貌和数量分布有着显著影响,在电流为70A、反应时间为10min、铝液温度为800℃和Ti/C为6:1的工艺条件下,合成的Al-Ti-C中间合金中TiC粒子直径细小,TiAl3粒子呈细小块状且分布均匀。将采用本文的最佳工艺（保温时间为10min,电流为70A,铝液温度为800℃和Ti/C为6:1）制备的Al-Ti-1C中间合金对工业纯铝进行细化实验,研究Al-Ti-1C中间合金的添加量和保温时间对工业纯铝细化效果的影响。研究结果表明,电弧作用下合成的Al-Ti-1C中间合金具有良好的细化性能,Al-Ti-1C中间合金的添加量为0.3%和保温时间为20min时工业纯铝的细化效果最佳。为进一步促进石墨和铝液润湿,在制备Al-Ti-C中间合金时加入不同量的稀土Ce合成Al-Ti-C-Ce中间合金,研究稀土Ce的加入量对Al-Ti-C-Ce中间合金物相组成和微观组织的影响。研究结果表明,Al-Ti-C-Ce中间合金的主要组成相是α-Al、TiAl3、TiC和Ti2Al20Ce。稀土Ce加入到Al-Ti-C中间合金中可以使其第二相粒子的数量和形貌分布发生变化,当稀土Ce的加入量为0.5%时,Al-Ti-C-Ce中间合金中TiAl3粒子分布均匀,形状为小块状,TiC粒子直径最小、数量最多。将制备的Al-Ti-C-Ce中间合金（稀土Ce加入量为0.5%）对工业纯铝进行细化实验,研究Al-Ti-C-Ce中间合金的添加量对工业纯铝细化效果的影响,并比较Al-Ti-C和Al-Ti-C-Ce两种中间合金细化效果的差异。研究结果表明,Al-Ti-C-Ce中间合金的细化效果比Al-Ti-C中间合金优异,Al-Ti-C-Ce中间合金的添加量为0.4%时对工业纯铝细化效果最佳。电弧作用下制备的Al-Ti-C和Al-Ti-C-Ce两种中间合金对工业纯铝都具有良好的细化效果,但由于稀土Ce的合金化和变质作用,Al-Ti-C-Ce中间合金的细化性能更加优异。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 72 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/95040]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王准. 电弧作用下氟钛酸钾—碳合成Al-Ti-C中间合金的研究[D]. 2019. |
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