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al-ti-c晶粒细化剂合成过程c-al界面润湿与反应行为

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Al-Ti-C晶粒细化剂合成过程C-Al界面润湿与反应行为

作者：王卓东北大学

学位级别：硕士

与al-ti-B相比,al-ti-c具有更加优异的晶粒细化效果。但由于铝液对c的润湿性差,使其合金化困难,难以实现al-ti-c细化剂的工业化生产与实际应用。本文针对al-ti-c晶粒细化剂合成过程中的本质问题-al/c界面间润湿与反应行为,重点研究al-T... 详细信息

与al-ti-B相比,al-ti-c具有更加优异的晶粒细化效果。但由于铝液对c的润湿性差,使其合金化困难,难以实现al-ti-c细化剂的工业化生产与实际应用。本文针对al-ti-c晶粒细化剂合成过程中的本质问题-al/c界面间润湿与反应行为,重点研究al-ti-c晶粒细化剂合成反应过程中的组织形成机制,及合成参数对其组织演变规律的影响,并通过对al-ti-c晶粒细化剂细化机理以及细化衰减机制等的实验研究与细化性能验证,优化液-固反应法制备al-5ti-0.25c中间合金的相关条件,解析合成机制。研究工作的主要成果和结论如下: (1)设计制造了用于界面润湿与反应研究的座滴式润湿装置和气体保护的反应装置。座滴式润湿装置,通过真空条件和特殊结构设计,能够消除氧化膜对al/c界面润湿性的不良影响,实现了润湿过程的直接观察和对润湿参数的准确测量;气体保护反应装置,用于al/c界面反应行为的研究。 (2)在熔剂辅助润湿条件下,实现了al/c界面的润湿。研究中发现随着钛含量的增加和温度的升高,以及润湿剂的KF/alF比值的升高,反应体系中的界面张力减小,al/c界面的润湿性提高。 (3)在熔剂辅助润湿的反应体系中,KtiF盐在润湿剂中的比例存在一个定值,高于这个值时,tial向熔融的润湿剂中扩散,两者发生乳化现象,呈现乳化态。 (4)KtiF在一定温度下分解释放出活性ti,在熔剂中扩散到石墨的表层,并与其反应生成tic颗粒。 (5)细化实验时的最优化工艺参数为:细化时间为5～10min;细化剂添加量合理值为0.2%;保温温度为710℃。 (6)α-al可以在tic粒子团表面直接形核;当形核粒子一定的情况下,al熔体中ti含量是决定α-al长大速度的主要因素,ti含量较低时,表现为其抑制作用较小,且使tic的形核活性不足,容易形成柱状晶组织,而ti含量较高时,其抑制作用会使部分α-al不能自由生长,最终形成粗大的等轴晶组织。 (7)细化剂的细化衰减机制为:随着保温温度的延长,tic在铝熔体中不稳定,会促使alc的形成,从而使tic出现“中毒”现象而失去形核活性;随着保温时间的延长,tic粒子周围富ti微区的ti逐渐扩散而均匀的分布到铝液中,从而使tic或未完全溶解的tial颗粒周围的ti原子富集区消失。

关键词： al-ti-c晶粒细化剂 al/c界面润湿与界面反应液固反应细化与衰减机制

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al-ti-c晶粒细化剂制备工艺的研究

铸造设备研究 2006年第1期 28-30页

作者：梁丽萍许春香张金山卢斌峰李永莲太原理工大学材料学院山西太原030024

利用al液的高温,使加入其中的al、ti、c混合粉末发生SHS反应,制备出了al-ti-c中间合金晶粒细化剂,通过扫描电镜（SEM）、光学显微镜（OM）和能谱分析（EDS）等手段,研究了铝粉颗粒大小对制备的al-ti-c晶粒细化剂组织结构的影响,考察了... 详细信息

利用al液的高温,使加入其中的al、ti、c混合粉末发生SHS反应,制备出了al-ti-c中间合金晶粒细化剂,通过扫描电镜（SEM）、光学显微镜（OM）和能谱分析（EDS）等手段,研究了铝粉颗粒大小对制备的al-ti-c晶粒细化剂组织结构的影响,考察了制备的al-ti-c晶粒细化剂对工业纯al的晶粒细化效果.结果表明：当铝粉大小为100目～200目的细铝粉时,制备的al-ti-c中间合金由块状al3ti、粒状tic和al基体组成,对工业纯al具有良好的晶粒细化效果.

关键词： SHS技术 al-ti-c晶粒细化剂显微组织

al-ti-c晶粒细化剂的连续铸挤组织与细化性能

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Al-Ti-C晶粒细化剂的连续铸挤组织与细化性能

自蔓延燃烧合成al-ti-c晶粒细化剂的稀释及其效果

2008年全国铝合金熔铸技术交流会

作者：李英龙冯海阔曹富荣东北大学材料与冶金学院吉林大学

采用液固反应法制备了al-ti-c中间合金,由常规铸造及连续铸挤成形,获得了不同组织形态的晶粒细化剂,并通过细化纯铝试验,研究了晶粒细化剂的组织形态与其细化效果间的关系。结果表明:熔体连续铸挤成形过程,对熔体的强烈剪切与热扰动作用... 详细信息

采用液固反应法制备了al-ti-c中间合金,由常规铸造及连续铸挤成形,获得了不同组织形态的晶粒细化剂,并通过细化纯铝试验,研究了晶粒细化剂的组织形态与其细化效果间的关系。结果表明:熔体连续铸挤成形过程,对熔体的强烈剪切与热扰动作用,可分散细化tial,使tic粒子呈弥散分布,显著提高alti5c0.25合金的组织细化活性,经连续铸挤成形的al-ti-c晶粒细化剂,特别适于对铝箔制品的细化处理。

关键词： al-ti-c晶粒细化剂液固反应法连续铸挤

来源： cnki会议评论

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有色金属 2006年第2期58卷 18-21页

作者：赵文军郑丽夏天东刘天佐兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室天水师范学院工学院甘肃天水741000

研究自蔓延燃烧合成(SHS)法制备的al-ti-c铝合金晶粒细化剂的稀释过程以及晶粒细化效果。结果表明,用自蔓延燃烧合成(SHS)技术制备出的al-ti-c合金中含有大量可以作为细化相的al3ti和tic颗粒,可以作为铝及铝合金的新型晶粒细化剂。SHS... 详细信息

研究自蔓延燃烧合成(SHS)法制备的al-ti-c铝合金晶粒细化剂的稀释过程以及晶粒细化效果。结果表明,用自蔓延燃烧合成(SHS)技术制备出的al-ti-c合金中含有大量可以作为细化相的al3ti和tic颗粒,可以作为铝及铝合金的新型晶粒细化剂。SHS直接合成al-ti-c中大量的al3ti和tic颗粒会发生团聚现象,为获得分散且细小的粒子使其细化性能优异,必须对其进行稀释处理。考虑粒子存在的形态以及工业生产的影响,稀释的温度选择在1073K左右,保温时间为15min为宜。稀释后的al-ti-c晶粒细化剂具有良好的细化性能。

关键词：金属材料 al-ti-c晶粒细化剂自蔓延燃烧合成稀释处理晶粒细化

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新一代al-ti-c晶粒细化剂的工业应用

轻合金加工技术 2000年第11期28卷 16-19,25页

作者：高泽生涿州铝合金材料厂河北涿州072750

最近的研究证明，ＡｌＴｉＣ晶粒细化剂不存在与ＡｌＴｉＢ中ＴｉＢ２有关的缺点，ＴｉＣ聚集倾向小和对错、铬中毒免疫。介绍了研制的新型ＡｌＴｉＣ晶粒细化剂的实验室试验和工业应用试验结果。对９９．７％Ａ１的实验室试验表明Ａ１... 详细信息

最近的研究证明，ＡｌＴｉＣ晶粒细化剂不存在与ＡｌＴｉＢ中ＴｉＢ２有关的缺点，ＴｉＣ聚集倾向小和对错、铬中毒免疫。介绍了研制的新型ＡｌＴｉＣ晶粒细化剂的实验室试验和工业应用试验结果。对９９．７％Ａ１的实验室试验表明Ａ１ＴｉＣ的晶粒细化效果比进口ＡｌＴｉＢ的好。在纯铝铸轧板的初步试用中也获得了良好的结果，在Ａ３５６合金中已获得了工业应用。

关键词： al-ti-c晶粒细化剂铝合金纯铝铸轧板

熔剂辅助润湿下al-ti-c晶粒细化剂合成过程研究

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熔剂辅助润湿下Al-Ti-C晶粒细化剂合成过程研究

作者：李自洋东北大学

学位级别：硕士

al-ti-c是一种高效的铝及其合金晶粒细化剂,具有优异的细化效果和抗细化衰减能力,然而由于铝与碳润湿困难,使其合金化困难,难以在工业上得到推广和应用。本文针对al-ti-c晶粒细化剂合成过程中的本质问题c/al界面间润湿与反应行为,重点... 详细信息

al-ti-c是一种高效的铝及其合金晶粒细化剂,具有优异的细化效果和抗细化衰减能力,然而由于铝与碳润湿困难,使其合金化困难,难以在工业上得到推广和应用。本文针对al-ti-c晶粒细化剂合成过程中的本质问题c/al界面间润湿与反应行为,重点研究辅助润湿条件下c/al界面润湿角测定、润湿剂条件下铝钛合金的制备以及制备过程中的润湿行为,以优化制备al-ti-c晶粒细化剂的条件。并结合文献资料在实验室条件下通过熔铸-原位反应制备al-ti-c晶粒细化剂、考察制备的al-ti-c晶粒细化剂在不同条件下对铝的细化效果,从而评定晶粒细化剂的质量、研究细化衰减机制。研究工作主要成果和结论如下：(1)设计制造了用于界面润湿与反应研究的座滴式润湿装置和气体保护的反应装置。座滴式润湿装置,通过真空条件和特殊结构设计,能够消除氧化膜对c/A1界面润湿性的不良影响,可以直观分析c/A1润湿角的大小,进而分析c/A1润湿条件、界面反应行为,以优化制备al-ti-c晶粒细化剂。(2)在润湿反应装置中A1熔体在(KF-alF3)E共晶盐(过量)和熔剂K2tiF6条件下与石墨片发生润湿的温度是850℃(1123K),随着温度的升高,润湿角逐渐减少,当温度达到950℃(1223K)时,平衡接触角达到30°,继续升高温度以及延长保温时间,润湿角不再明显变化。(3)在al-ti熔体/熔剂润湿与反应体系中,随着钛含量的增加,温度的升高,铝钛合金熔滴与润湿剂的润湿作用增加。在较低温度下,随着钛含量的增加,熔滴形态逐渐由球形转变为扁球形,而在较高温度下形态逐渐由扁球形转变为球形。在体系中添加无机盐K2tiF6以后,熔融的铝钛合金分散在熔盐中,与溶剂呈现乳化状态。(4)在润湿剂参与的反应体系中,反应过程中生成了较多的微米级的tial3相,并且tial3的形态与温度有关,温度790℃时候反应产生的tial3主要以块状形式存在,温度850℃时反应产生的tial3主要以针条状存在。(5)利用熔铸-原位反应法在辅助溶剂条件下制备al-ti-c晶粒细化剂,比较发现al-3ti-0.15c和al-5ti-0.25c晶粒细化剂具有较好的细化效果和抗细化抗衰减能力,al-5ti-0.25c细化能力优于al-3ti-0.15c。(6) al-5ti-0.25c晶粒细化剂细化实验时的最优化工艺参数为：细化时间为8min左右,细化剂添加量为0.2%,最小晶粒尺寸175μm。(7)细化剂的细化衰减机制为：随着保温温度的延长,tic在铝熔体中不稳定,会促使al4c3的形成,从而使tic出现“中毒”现象而失去形核活性;随着保温时间的延长,tic粒子周围富ti微区的ti逐渐扩散而均匀的分布到铝液中,从而使tic或未完全溶解的tial3颗粒周围的ti原子富集区消失。

关键词：辅助润湿 al-ti-c晶粒细化剂 c/al界面润湿与界面反应细化与衰减机制

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SHS制备al-ti-c晶粒细化剂研究

铸造设备研究 2005年第1期 23-24,27页

作者：梁丽萍许春香张金山薛永军韩富银王红霞梁伟太原理工大学材料学院山西太原030024

利用自蔓延高温合成了al-ti-c晶粒细化剂,并通过金相显微镜分析了其组织.结果表明:SHS反应的主要能量来自于ti(s) +3al(l) =al3ti(s)的合成反应,镁以块状和粉状按比例加入且含量控制在1%时组织最佳。

关键词： SHS技术 al-ti-c晶粒细化剂镁

热处理对al-3%ti-0.35%c细化剂组织的影响机制

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中国有色金属学报 2007年第11期17卷 1838-1843页

作者：刘贤斌赵文军夏天东刘娜兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室

研究热处理工艺对热爆法合成al-3%ti-0.35%c晶粒细化剂组织的影响机制。结果表明:ti原子的扩散是控制热处理的主要因素之一;400℃时脱溶反应最先发生,经过大约6 h反应基本结束;当al3ti满足原子计量比时,其产物形态不发生改变,而当晶界以... 详细信息

研究热处理工艺对热爆法合成al-3%ti-0.35%c晶粒细化剂组织的影响机制。结果表明:ti原子的扩散是控制热处理的主要因素之一;400℃时脱溶反应最先发生,经过大约6 h反应基本结束;当al3ti满足原子计量比时,其产物形态不发生改变,而当晶界以及al3ti产物中存在过剩的钛元素时,则细化剂的晶界及al3ti产物的周边区域会有条件地发生扩散反应;当在600℃连续保温12 h以上时,脱溶反应的al3ti产物重新溶解,晶界处的类共晶组织会消失,经扩散反应生成含ti颗粒物质。tic颗粒未见变化。经400℃保温2 h热处理的试样的细化效果最佳。

关键词： al-ti-c晶粒细化剂 al3ti tic 热处理工艺

al-ti-c细化剂制备工艺优化及其结构宏观动力学的初步研究

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Al-Ti-C细化剂制备工艺优化及其结构宏观动力学的初步研究

作者：刘贤斌兰州理工大学

学位级别：硕士

近年来，铝已成为仅次于钢铁的第二大金属材料，广泛应用于航空、航天等领域。材料的性能取决于材料固有的性能和组织，提高材料的性能最直接的方法就是改变材料的组织结构，而铝及铝合金最有效最常用的方法是细化晶粒，添加细化剂是细... 详细信息

近年来，铝已成为仅次于钢铁的第二大金属材料，广泛应用于航空、航天等领域。材料的性能取决于材料固有的性能和组织，提高材料的性能最直接的方法就是改变材料的组织结构，而铝及铝合金最有效最常用的方法是细化晶粒，添加细化剂是细化晶粒最直接的方法。本文采用铝熔体热爆法以铝粉、钛粉、石墨粉为原料制备合成铝及铝合金用的al-ti-c晶粒细化剂。研究了按不同成分的al：ti：c比值进行配料、铝熔体温度为710℃合成al-ti-c晶粒细化剂的相组成、alti和tic的形态及对工业纯铝的细化效果。XRD分析结果表明：随着预制块的ti／c比值由高于1.5转为低于1.5，合成的晶粒细化剂由alti和al两相组成转为由alti、tic和al三相组成，表明预制块中的ti／c比值对合成的晶粒细化剂主要物相的组成有很大影响;合成的细化剂中alti呈块状分布，预制块的ti／c为3／2时(即al：ti：c=3：3：2)合成的晶粒细化剂在8组细化剂中的细化效果最佳。在相同添加量的条件下，进口al-ti-B晶粒细化剂的细化效果与自制优秀的细化剂的细化效果相当，并没有体现出优越性，微观组织观察发现自制的细化剂中的alti颗粒的尺寸要比进口的小近一倍。为提高晶粒细化剂的细化能力，本文就热处理工艺对热爆法合成的al-3％ti-0.35％c晶粒细化剂的组织影响机制进行研究。结果表明：ti原子的扩散是控制热处理的主要因素之一;脱溶反应最先发生的温度是400℃，经过大约6个小时反应基本结束;当alti满足原子计量比时，其产物形态不发生改变，而当晶界以及alti产物中存在过剩的钛元素，则细化剂的晶界及alti产物的周边区域会有条件的发生扩散反应;当在600℃连续保温12小时以上，脱溶反应的alti产物会重新溶解，晶界处的类共晶组织会消失，经扩散反应生成含ti颗粒物质。tic颗粒在本文条件时不发生变化的，细化试验表明：经400℃保温2小时热处理的试样的细化效果最佳。淬熄(cFQ)试验表明：随着温度的升高，al粉首先熔化并填充压坯间隙，将ti，c粉颗粒包围。在720℃左右发生生成alti的反应并放出大量的热使得体系温度快速升高，ti的扩散能力得到提高，使得在c周围的ti开始反应生成tic，或溶解在alti中的c与alti发生反应生成tic。温度持续升高，越过1083℃，在富钛区域发生反应生成tic和 altic，随着温度的升高，非平衡相altic开始发生分解，生成alti。

关键词： al-ti-c晶粒细化剂热处理工艺预制块成分 tic al3ti 铝熔体热爆法淬熄细化性能