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粉末冶金材料科学与工程 2015年第1期20卷 19-25页

作者：宁佳杰李晓谦董方黄明哲中南大学机电工程学院高性能复杂制造国家重点实验室长沙410083

在7085铝合金凝固过程中添加质量分数为5%的Al-5Ti-0.2C细化剂,并施加超声外场,运用EPMA、SEM检测超声外场对铝合金溶质元素分布的影响,对比其铸锭凝固组织,探讨超声外场对AlTiC细化剂细化率的影响。研究结果表明:添加AlTiC细化剂的细... 详细信息

在7085铝合金凝固过程中添加质量分数为5%的Al-5Ti-0.2C细化剂,并施加超声外场,运用EPMA、SEM检测超声外场对铝合金溶质元素分布的影响,对比其铸锭凝固组织,探讨超声外场对AlTiC细化剂细化率的影响。研究结果表明:添加AlTiC细化剂的细化率为44.7%,再施加超声外场,细化率可再提高31.4%;EPMA元素面扫描结果表明,施加超声后Ti元素和C元素在晶界的聚集明显减少;SEM元素线扫描结果表明,施加超声外场使Zn、Mg、Cu主要溶质元素相对均匀地分布在铝熔体中;施加超声外场后,TiC粒子形核的成分过冷度增大并且过冷度局部差异减小,有利于形成均匀细小的等轴晶组织。

关键词： 7085铝合金 Al-5Ti-0.2C细化剂超声外场过冷形核

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超声外场及AlTiC细化剂耦合强化细晶与机理研究

超声外场及AlTiC细化剂耦合强化细晶与机理研究

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作者：宁佳杰中南大学

学位级别：硕士

摘要：铝合金铸造过程中,细化凝固组织对铸锭性能具有重要意义。本文实验研究中对比常规铸造与超声铸造,并且在添加AlTiC细化剂基础上施加超声外场,运用EPMA、SEM、直读光谱仪检测铝合金铸锭中主要合金元素的分布情况,以及AlTiC细化剂... 详细信息

摘要：铝合金铸造过程中,细化凝固组织对铸锭性能具有重要意义。本文实验研究中对比常规铸造与超声铸造,并且在添加AlTiC细化剂基础上施加超声外场,运用EPMA、SEM、直读光谱仪检测铝合金铸锭中主要合金元素的分布情况,以及AlTiC细化剂在铝熔体中的分布,对比超声外场及细化剂的细化效果。研究结果表明：1.超声振动会在铝合金熔体内部产生局部的温度波动现象,实验中超声空化引起的温度波动幅值为2-6℃;温度波动使得熔体起始形核温度由638.4℃提高至644.5℃,使熔体提前进行形核过程;温度波动在过冷形核阶段,能够增大过冷度,并且在枝晶生长过程,熔断二次枝晶臂,增加形核核心;由实验测得过冷度计算形核密度,与实验获得晶粒密度对比得出：超声作用下,形核率提高并非单一由过冷形核引起。2.在7085铝合金凝固过程中添加Al-5Ti-0.2C细化剂能够明显细化晶粒,当含量为0.5%时细化效果最好,继续添加细化剂含量,不能明显提高铸锭凝固组织细化效果;对不同AlTiC细化剂含量7085铝合金铸锭的DSC测量结果表明,随着细化剂含量增大,铝熔体形核过冷度与最大过冷度都呈递减趋势,当细化剂含量超过0.5%后,熔体过冷度不再有明显变化,熔体形核处于最佳状态。3.在7085铝合金凝固过程中添加质量分数为0.5%的Al-5Ti-0.2C细化剂,晶粒细化率约为44%,在添加细化剂的基础上施加超声外场,细化率提高32%;EPMA面扫描分析得出：施加超声后,Ti元素和C元素能够相对均匀分布在晶体内部,在晶界的聚集明显减少;SEM线扫分析得到：施加超声使Zn、Mg、Cu主要溶质元素在晶界处含量明显减小,溶质元素相对均匀地分布在铝熔体中,成分过冷度增大并且的局部差异减小;直读光谱仪元素成分测定得出：超声作用使得细化剂在铝熔体中更加均匀分布,并且Zn、Mg、 Cu元素的宏观偏析率也相对减小,有利于TiC粒子在整个熔体中均匀分布,形成细小的等轴晶组织。图40幅,表9个,参考文献76篇。

关键词： 7085铝合金超声外场 AlTiC细化剂过冷形核

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