Ti、Zr復(fù)合微合金化對純鋁組織和性能的影響.pdf

1、本文以工業(yè)純鋁(≥99.99％)、Al-10Zr和Al-10Ti中間合金為實驗材料，采用鑄錠冶金法制備了Ti、Zr含量不同的實驗合金。通過金相顯微鏡(OM)、場發(fā)射掃描電子顯微鏡(PSEM)、能譜(EDS)、X-射線衍射(XRD)及透射電子顯微鏡(TEM)等觀察分析了合金在不同狀態(tài)下的微觀組織及形核質(zhì)點的成分、形貌、尺寸及分布情況，并對合金進行了相關(guān)的力學(xué)性能測試，深入探究了Ti、Zr單獨及復(fù)合添加時對合金鑄態(tài)顯微組織和力學(xué)性能影響；同

2、時對二者單獨及復(fù)合微合金化時的抗晶粒細化衰退性能和對合金的再結(jié)晶抑制作用進行了研究和對比，從而更加全面的揭示了Ti、Zr在合金中的存在形式和作用機理。取得的研究成果如下：
　　Ti、Zr單獨添加及復(fù)合微合金化都能對合金產(chǎn)生良好的晶粒細化作用，而Ti和Zr復(fù)合添加時的細化效果比二者等量單獨添加更加優(yōu)異，因為Ti和Zr復(fù)合添加時不僅具有Ti、Zr單獨添加時存在的Al3Zr和Al3Ti粒子充當形核質(zhì)點，同時還形成大量的Al3(Ti,Zr

3、)復(fù)相形核核心，這些粒子共同促進了晶粒的強烈細化。隨著Ti、Zr復(fù)合含量的增加，形核核心的數(shù)量會不斷增多，對合金的細化作用也逐漸增強，合金晶粒尺寸的細化程度及力學(xué)性能進一步的增加。當Ti和Zr的復(fù)合含量分別增加到0.5%和0.3%時，合金具有最細的晶粒尺寸和最為優(yōu)異的力學(xué)性能，合金的平均晶粒尺寸僅為62μm，其強度、硬度及延伸率分別達到94.4MPa，49.32HV及43.9%。但當Ti和Zr的復(fù)合含量分別增加到0.3%和0.5%時，由

4、于Zr含量過高及分布的不均勻而導(dǎo)致Zr元素的偏聚并引起Al3Zr粒子的粗化，從而喪失了Al3Zr作為形核質(zhì)點的作用，并很大程度的減小了Al3(Ti,Zr)復(fù)相形核核心的數(shù)量，使合金細化效果及力學(xué)性能有所降低。
　　Ti和Zr復(fù)合微合金化具有良好的抗晶粒細化衰退性能。由于Ti和Zr復(fù)合添加時形成大量的初生Al3(Ti,Zr)復(fù)相粒子，這些粒子不僅尺寸細小，彌散度高，且具有極高的熔點，一方面充當了基體的異質(zhì)形核核心促進了晶粒的細化，另

5、一方面能在高溫長時間保溫下有效的阻礙鑄態(tài)晶粒的長大，故在熔體中復(fù)合添加0.15%Zr和0.15%Ti時，當熔體在730℃保溫110min時，合金仍保持著良好的細化效果。
　　Ti和Zr復(fù)合微合金化對合金的再結(jié)晶具有強烈的抑制作用。Ti，Zr復(fù)合微合金化后的合金在均勻化退火及鍛前加熱過程中會彌散析出大量的二次Al3Zr和Al3(Ti,Zr)粒子，這些高熔點的彌散相能強烈的釘扎位錯和亞晶界，有效的阻止再結(jié)晶，并將合金的再結(jié)晶溫度提升到