不同压制压力制备的Al-TiO_2-C细化剂对ZL101合金细化效果的影响

以Al粉、TiO_2粉、C粉和稀土La_2O_3粉为原料,利用放热弥散法原位合成稀土La_2O_3质量分数为0.3%的AlTiO_2-C晶粒细化剂,压制压力分别为80,85,88,90kN和92kN,研究不同压力制备的细化剂对ZL101合金细化效果的影响。采用X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪研究压制压力对Al-TiO_2-C细化剂相组成和显微组织的影响。利用MATLAB软件提取特征值评价Al-TiO_2-C细化剂对ZL101合金的细化能力。结果表明:压制压力为90kN时,Al-TiO_2-C细化剂组织中Al_3Ti呈圆块状数量明显增多,尺寸均匀,形核颗粒TiC和Al_2O_3数量有所增多,此种组织的细化剂对ZL101合金具有最好的细化效果。

Al-TiO_2-C晶粒细化剂对工业纯铝细化效果的影响

以TiO_2粉、C粉、Al粉为原料,利用放热弥散法制备Al-TiO_2-C晶粒细化剂,采用XRD,SEM,EDS等研究不同C与TiO_2比例的细化剂的显微组织,并对工业纯铝进行细化实验。结果表明:Al-TiO_2-C晶粒细化剂析出相为Al3Ti,TiC和Al2O3。当C与TiO_2摩尔比为1∶25~1∶20时,Al-TiO_2-C细化剂组织中Al2O3颗粒数量适中且分布相对弥散。当C与TiO_2摩尔比为1∶20,该细化剂添加量为0.2%(质量分数)时,可将工业纯铝细化到约142μm,且保温1h未出现细化衰退。

TiO2粒径对Al-TiO2-C细化剂组织及细化效果的影响

以Al粉,TiO2粉,C粉为原料,通过放热弥散法制备Al-TiO2-C细化剂,其中TiO2的粒径分别为30,60,90,200 nm。研究TiO2的粒径对细化剂组织的影响以及不同细化剂对工业纯铝的细化效果。利用XRD,SEM,EDS技术表征不同TiO2粒径制备的Al-TiO2-C细化剂相组成和显微组织。结果表明:Al-TiO2-C细化剂主要由Al3Ti,TiC和Al2O3相组成。TiO2粒径的变化会直接影响第二相的数量、分布与形貌,当TiO2粒径为30~90 nm时,Al-TiO2-C细化剂中Al3Ti和TiC数量多但有明显的偏聚现象,分布不均匀,其中Al3Ti相呈长条状。当TiO2粒径为200 nm时,第二相分布均匀但数量较少,其中Al3Ti相呈块状。添加30 nm TiO2制备的Al-TiO2-C细化剂后,α-Al形核温度由659.4℃上升到661.8℃,再辉温度由1.2℃下降到0.3℃,平均晶粒尺寸最小为633μm,细化效果最佳。

TiO_2含量对Al-TiO_2-C细化剂组织及细化效果的影响

以TiO_2粉、C粉、Al粉为原料,采用放热弥散法制备Al-TiO_2-C晶粒细化剂,并进行晶粒细化试验。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱分析(EDS)等方法研究了不同TiO_2含量细化剂的显微组织。结果表明,Al-TiO_2-C晶粒细化剂由α-Al,Al_3Ti,Al_2O_3和Ti C相组成。TiO_2含量不同,Al-TiO_2-C晶粒细化剂内第二相形貌及分布也不同。当TiO_2含量为12%(质量分数)时,细化剂组织中Al_3Ti内包裹有大量的Al2O3和Ti C颗粒,这些颗粒将Al_3Ti分割开来,Al_3Ti相呈现圆块状,此时组织相对分布均匀。TiO_2含量不同,AlTiO_2-C晶粒细化剂对工业纯铝的细化效果也不同。随着TiO_2含量的增加,Al-TiO_2-C细化剂对工业纯铝的细化效果呈现先变好后变差的变化趋势,其中当TiO_2含量为12%时,其细化效果达到相对最好。本文细化剂的最佳添加量为0.3%。当细化剂中TiO_2含量为12%时,0.3%的细化剂添加量可使工业纯铝细化到约154μm。

CeO_(2)对Al-TiO_(2)-C细化剂组织及细化效果的影响

以Al粉、TiO_(2)粉、C粉和CeO_(2)粉为原料,通过原位合成法制备了Al-TiO_(2)-C-XCeO_(2)(X=0,0.1,0.2,0.3,0.4;%,质量分数)细化剂。研究了CeO_(2)对细化剂组织和细化效果的影响。利用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),能谱(EDS)表征Al-TiO_(2)-C-XCeO_(2)细化剂相组成和显微组织,通过热分析法以及组织对比,研究了Al-TiO_(2)-C-XCeO_(2)细化剂对工业纯铝的细化效果并分析了细化机制。结果表明:Al-TiO_(2)-C-XCeO_(2)细化剂主要由Al_(3)Ti,TiC,Al_(2)O_(3)和Al_(20)Ti_(2)Ce相组成。添加CeO_(2)后,颗粒状的Al2O3和TiC团聚体数量下降,分布更加均匀。板条状的Al_(3)Ti在AlTiO_(2)-C-0.1CeO_(2)细化剂中含量最多,其长度随着CeO_(2)含量的增加变短。在Al-TiO_(2)-C-0.3CeO_(2)细化剂中,Al_(3)Ti长度大约为800μm,是未添加CeO_(2)的细化剂的64%。添加Al-TiO_(2)-C-0.3CeO_(2)细化剂后,工业纯铝晶粒的平均尺寸为350μm,是未添加细化剂的工业纯铝的9.2%;形核温度最高(678.5℃),比未添加细化剂工业纯铝形核温度高16℃;形核时间最长(27.75 s),比未添加细化剂工业纯铝形核时间长6.85 s,细化效果最好。

不同钛碳比制备的Al-TiO2-C细化剂对ZL101细化变质效果研究

以纳米TiO2粉、C粉和Al粉为原料，利用放热弥散法原位合成含有Al3Ti，TiC和Al2O3相的Al-TiO2-C细化剂，钛和碳的摩尔比分别为1：1，3：1，5：1，8：1，10：1和15：1，研究不同钛碳比制备的细化剂对ZL101合金细化变质效果的影响。利用x射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）及能谱仪（EDS）研究钛碳比对Al-TiO2-C细化剂相组成和显微组织的影响。将制备好的Al-TiO2-C细化剂加入到ZLl01合金中进行细化变质实验，利用MATLAB软件提取冷却曲线的特征值评价细化变质效果。结果表明：钛碳比为10：1时，Al-TiO2-C细化剂组织中A13Ti呈圆块状且数量最多，尺寸均匀，TiC颗粒和Al2O3颗粒在晶界弥散分布，取质量分数为0．3％的此种组织的细化剂细化变质ZL101合金后，初晶最低过冷温度Tmin=586．8℃，初晶再辉温度△T1=0．4℃均达到最小，证明细化效果最好，细化后平均晶粒尺寸为71．6μm；变质前后共晶生长温度之差△TE=14．4℃达到最大，变质效果理想。因此，钛碳比为10：1时制备的细化剂对ZL101合金具有最好的细化变质效果。