《外場作用下Al-Ti-C-Sr合金中Al-Ti-Sr相的凝固相變及細化變質機理》是依託鄭州大學，由趙紅亮擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：外場作用下Al-Ti-C-Sr合金中Al-Ti-Sr相的凝固相變及細化變質機理
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：趙紅亮
- 依託單位：鄭州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鋁矽合金廣泛套用於航空航天和汽車等工業中，細化與變質已成為提高該類合金性能的必需技術，是冶金與材料領域高度重視的課題。Al-Ti-C-Sr合金是一種新型的雙效細化變質劑，具有優異的細化和變質效果，新發現的Al-Ti-Sr相會對其細化變質效果產生重要影響，外場對該相的凝固相變特性具有重要作用，而對這些科學問題的研究幾乎處於空白。.為此，本項目採用XPS、HRTEM、DSC、DTA、TEM和場發射SEM等手段，研究該合金中Al-Ti-Sr相的微觀結構和凝固相變機理，特別是在電磁攪拌外場作用下Al-Ti-Sr相形成的熱力學條件、形核與長大機理，以及Al-Ti-Sr相的細化變質機理，製備出具有優異細化變質效果的Al-Ti-C-Sr合金，為開發新型的高效鋁矽合金雙效細化變質劑提供理論依據，同時會大大豐富金屬凝固相變、冶金物理化學等學科知識，具有重要的科學意義與套用價值。
結題摘要
亞共晶鋁矽合金因具有強度高、比重低、鑄造性能優良、耐蝕性好等優點，廣泛套用於航空航天和汽車製造等領域。然而，未經細化和變質的亞共晶鋁矽合金，粗大α-Al晶粒降低了合金的強度和塑性，針片狀共晶矽嚴重割裂鋁基體。因此，研究亞共晶鋁矽合金的晶粒細化和共晶矽變質具有重要意義。製備了Al-3Ti-0.2C-5Sr細化劑，研究了細化劑的相組成、形貌以及分布；採用掃描電鏡和透射電鏡分析了Al-3Ti-0.2C-5Sr細化劑中Al-Ti-Sr三元相的形貌特徵、晶體結構和晶格參數，探討了Al-Ti-Sr三元相的形成機理；研究了擠壓工藝對Al-3Ti-0.2C-5Sr細化劑顯微組織和細化性能的影響；研究了靜態條件及電磁攪拌下澆鑄參數對Al-3Ti-0.2C-5Sr細化變質劑各相形態分布的影響。結果表明： 1、Al-3Ti-0.2C-5Sr細化劑由α-Al、TiAl3相、TiC相、Al4Sr相、Al-Ti-Sr相組成。添加細化劑後鋁矽合金的巨觀晶粒明顯細化，晶粒尺寸由未細化時的1195μm減小到438μm，共晶矽由粗大的針片狀轉變為細小的纖維狀和粒狀。 2、Al-Ti-Sr三元相有兩種形貌，為同一種Al-Ti-Sr相。Al-Ti-Sr三元相的晶體結構為面心立方，晶格參數為a=1.52nm。Al-Ti-Sr三元相通過包晶反應形成。 3、Al-3Ti-0.2C-5Sr經擠壓後，其組織中TiAl3和Al4Sr相的尺寸減小，TiC相在基體中的分布更均勻，Al-Ti-Sr三元相的尺寸減小且數量增多。擠壓態Al-3Ti-0.2C-5Sr細化劑具有更好的晶粒細化效果。 4、澆鑄溫度對Al-3Ti-0.2C-5Sr細化變質劑中TiAl3相的形貌影響較大。Al-3Ti-0.2C-5Sr中間合金中各相的析出順序為TiAl3相、Al-Ti-Sr相、Al4Sr相。 5、電磁攪拌後Al-3Ti-0.2C-5Sr細化變質劑中TiAl3相消失，大塊狀或板條狀Al-Ti-Sr相轉化為小塊狀，塊狀Al4Sr相轉化為細針狀，TiC顆粒分布均勻；最優攪拌方案為800 ℃以7Hz頻率攪拌10 min。 6、攪拌前後Al-3Ti-0.2C-5Sr可將Al-7Si中間合金分別細化至260 μm和172 μm；攪拌後Al-3Ti-0.2C-5Sr細化回響時間縮短，攪拌後Al-3Ti-0.2C-5Sr添加量較未攪拌節省約30%。
