Ti、Zr復(fù)合微合金化對(duì)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(shí)驗(yàn)材料，采用鑄錠冶金法制備了Ti、Zr含量不同的實(shí)驗(yàn)合金。通過金相顯微鏡(OM)、場(chǎng)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(diǎn)的成分、形貌、尺寸及分布情況，并對(duì)合金進(jìn)行了相關(guān)的力學(xué)性能測(cè)試，深入探究了Ti、Zr單獨(dú)及復(fù)合添加時(shí)對(duì)合金鑄態(tài)顯微組織和力學(xué)性能影響；同

2、時(shí)對(duì)二者單獨(dú)及復(fù)合微合金化時(shí)的抗晶粒細(xì)化衰退性能和對(duì)合金的再結(jié)晶抑制作用進(jìn)行了研究和對(duì)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(jī)理。取得的研究成果如下：
　　Ti、Zr單獨(dú)添加及復(fù)合微合金化都能對(duì)合金產(chǎn)生良好的晶粒細(xì)化作用，而Ti和Zr復(fù)合添加時(shí)的細(xì)化效果比二者等量單獨(dú)添加更加優(yōu)異，因?yàn)門i和Zr復(fù)合添加時(shí)不僅具有Ti、Zr單獨(dú)添加時(shí)存在的Al3Zr和Al3Ti粒子充當(dāng)形核質(zhì)點(diǎn)，同時(shí)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(jìn)了晶粒的強(qiáng)烈細(xì)化。隨著Ti、Zr復(fù)合含量的增加，形核核心的數(shù)量會(huì)不斷增多，對(duì)合金的細(xì)化作用也逐漸增強(qiáng)，合金晶粒尺寸的細(xì)化程度及力學(xué)性能進(jìn)一步的增加。當(dāng)Ti和Zr的復(fù)合含量分別增加到0.5%和0.3%時(shí)，合金具有最細(xì)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(qiáng)度、硬度及延伸率分別達(dá)到94.4MPa，49.32HV及43.9%。但當(dāng)Ti和Zr的復(fù)合含量分別增加到0.3%和0.5%時(shí)，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(diǎn)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(xì)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(xì)化衰退性能。由于Ti和Zr復(fù)合添加時(shí)形成大量的初生Al3(Ti,Zr)復(fù)相粒子，這些粒子不僅尺寸細(xì)小，彌散度高，且具有極高的熔點(diǎn)，一方面充當(dāng)了基體的異質(zhì)形核核心促進(jìn)了晶粒的細(xì)化，另

5、一方面能在高溫長時(shí)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(shí)，當(dāng)熔體在730℃保溫110min時(shí)，合金仍保持著良好的細(xì)化效果。
　　Ti和Zr復(fù)合微合金化對(duì)合金的再結(jié)晶具有強(qiáng)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(huì)彌散析出大量的二次Al3Zr和Al3(Ti,Zr)粒子，這些高熔點(diǎn)的彌散相能強(qiáng)烈的釘扎位錯(cuò)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