Al-Ti-C-Sr中間合金的合成機制及其細化行為研究.pdf

1、由于A356合金具有良好的鑄造性能、氣密性和耐蝕性,已成為一種在航空航天和汽車工業(yè)中廣泛應用的鑄造鋁合金。但未經細化和變質的A356合金,其α-Al晶粒粗大,共晶硅呈粗大針片狀,嚴重降低了合金的力學性能,改變Si相的形態(tài)以減小其對基體的有害作用并細化晶粒,能顯著提高鋁硅合金力學性能。
　　目前,對于提高鋁硅合金性能所做的研究主要集中在晶粒細化和變質上。當前Al-Ti-C和Al-Sr作為晶粒細化劑和共晶硅變質劑得到廣泛應用。為充分發(fā)

2、揮Al-Ti-C細化劑和Sr變質劑的良好性能,本文利用液固反應法制備一種新型Al-Ti-C-Sr四元中間合金細化劑,將細化和變質合為一體,并將其對A356合金進行細化處理。本文利用光學顯微鏡(OM)、X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)及能譜儀(EDS)等分析手段,并通過對A356合金拉伸性能的測試,較系統(tǒng)地研究了自制的Al-5Ti-0.5C-8Sr、Al-5Ti-0.5C及Al-10Sr三類中間合金的組織特征并比較了其細化

3、行為的差異,同時探討了Al-5Ti-0.5C-8Sr合金的合成機制。從而為進一步開發(fā)具有雙效細化和變質能力的Al-Ti-C-Sr多元鋁硅合金細化劑提供理論參考及實踐依據。研究結果表明,Al-5Ti-0.5C-8Sr合金組織由α-Al基體、不連續(xù)的板條狀Al4Sr、團簇狀或顆粒狀TiC、被包裹狀TiAl3、包裹狀及塊狀Al-Ti-Sr相組成。Al-5Ti-0.5C-8Sr合金合成機制為:在850℃左右K2TiF6與鋁在界面處反應生成塊狀T

4、iAl3,同時高溫下K2TiF6釋放出活性的Ti原子。在1200℃左右通過反應Ti+C(s)→TiC(s)及TiAl3+C→TiC+Al形成TiC粒子。
　　在850℃以下通過勻晶反應生成Al4Sr,在凝固過程中還通過包晶反應L(Al,Sr)+α(TiAl3)→β(Al-Ti-Sr),生成外層為Al-Ti-Sr相、內層為TiAl3相的包裹組織。經過620℃、18小時的擴散退火后,包裹組織中內層TiAl3相基本轉化成Al-Ti-Sr

5、相,可見,包裹狀Al-Ti-Sr相是通過包晶反應形成的。在對A356合金進行細化處理時,單獨添加0.5％Al-5Ti-0.5C,A356合金的宏觀晶粒明顯細化,平均晶粒尺寸由未添加時的1720μm減小到530μm左右,同時針片狀共晶Si也有所細化,部分轉變?yōu)槎虠U狀。其T6態(tài)A356合金的抗拉強度由未添加時的221.7Mpa增加至231.2MPa,伸長率由9.5％增加至10.4％,分別提高了4.3％和9.5％。
　　單獨添加0.4％

6、Al-10Sr,A356合金的晶粒尺寸也有所減小,平均晶粒尺寸為1550μm左右,共晶Si由原來的針片狀變成纖維狀或顆粒狀。其T6態(tài)A356合金的抗拉強度為228.7MPa,伸長率為11.1％,分別提高了3.2％和16.8％。同時加入0.5％Al-5Ti-0.5C和0.4％Al-10Sr,A356合金宏觀晶粒細化效果明顯,平均晶粒尺寸為230gm左右,共晶Si也變成纖維狀或顆粒狀。其T6態(tài)A356合金的抗拉強度為249.3MPa,伸長率

7、為12.8％,分別提高了12.4％和34.7％,比單獨加入0.5％Al-5Ti-0.5C的細化效果和單獨加入0.4％Al-10Sr變質效果都更加明顯。
　　當添加0.5％Al-5Ti-0.5C-8Sr后,A356合金平均晶粒尺寸細化至220gm左右,共晶Si也都變成細小的纖維狀或顆粒狀。其T6態(tài)A356合金的抗拉強度為251.7MPa,伸長率為12.5％,分別提高了13.5％和31.5％,與同時加入相同量的Al-5Ti-0.5C和