论文Ti元素对Al—Cu—Mn合金凝固组织影响是关于本文可作为相关专业凝固论文写作研究的大学硕士与本科毕业论文凝固的固是什么意思论文开题报告范文和职称论文参考文献资料。
【摘 要】 针对Al-Cu-Mn合金铸造性能较差,强度优势不能充分发挥的问题,本文通过试验方式分析Ti元素对该合金凝固组织的影响,从而可以得出加入0.3%Ti可以使Al-Cu-Mn合金晶粒细化,相界 晶相的数量减少,为Al-Cu-Mn合金在生产应用过程中提供一些参考数据.
【关键词】 Al-Cu-Mn合金 凝固组织 Ti
【DOI编码】 10.3969/j.issn.1674-4977.2015.12.013
1 前言
近些年来,随着现代工业及铸造新技术的发展,Al-Cu-Mn基合金需求量越来越大.因此,提高Al-Cu-Mn基合金的综合力学性能成为非常重要而又现实的问题.一般来讲,细小而均匀的组织能够使材料在受力时有较好的协调变形能力,使材料获得很好的综合力学性能.
此外,Al-Cu-Mn基合金虽然具有良好的综合力学性能,但由于其结晶温度范围宽,容易产生热裂和缩松等现象,致使铸造性能较差,强度优势不能充分发挥,难于在生产中得到广泛应用.而金属材料的铸造性能和其共晶相的分布和数量关系密切,本文以Al-Cu-Mn合金为研究对象,从金属凝固组织的细化和共晶相的数量和分布角度分析,考察Ti元素对Al-Cu-Mn合金的影响.
2 Ti元素对Al-Cu-Mn合金细化效果的影响
2.1 Ti元素对Al-Cu-Mn合金宏观组织的影响
将不加Ti的Al-Cu-Mn合金和加入0.3%Ti的Al-Cu-Mn合金采用相同的铸造工艺进行浇注,待试样凝固冷却后,将试样经切割、研磨、抛光并用5.0%HF溶液进行侵蚀,对宏观组织进行观察分析,其试验结果如下：
图1为不加Ti及加0.3%Ti的Al-Cu-Mn合金宏观组织.其中,图1（a）为不加钛的Al-Cu-Mn合金宏观组织,图1（b）为含钛量为0.3%的Al-Cu-Mn合金宏观组织.
从图中可以看出,图1（a）中晶粒粗大,铸锭整个剖面上晶粒的大小分布极为不均匀.而在图1（b）中的宏观组织明显得到细化,晶粒密实、尺寸细小且分布均匀,且在整个铸锭剖面上几乎均为等轴晶.
表1为不加Ti及加0.3%Ti的Al-Cu-Mn合金的晶粒数,从表中可以看出,未加Ti的合金晶粒数仅为0.71mm-2,而加入0.3%Ti的合金晶粒数为1.55mm-2,比未加Ti的合金晶粒数提高了118.30%.这说明加入0.3%Ti可细化Al-Cu-Mn合金的晶粒.
2.2 机理分析
钛是第四周期第四族中的过渡元素,其化学活泼性极高,在铝中一部分和铝以固溶体形式存在,一部分以TiAl3化合物形式存在.TiAl3和铝的晶格形式相似,TiAl3具有四面体晶格结构,它和面心立方晶格的α相之间有下述的晶面对应：（001）Al∥（001）TiAl3,[001]Al∥[001]TiAl3,（211）Al∥（001）TiAl3,两者的晶格常数也相近（Δr/r≈6%）,且TiAl3的熔点高,能在基体中稳定存在[1].故TiAl3可作为α相的结晶核心,从而细化晶粒.
另外,由Al-Ti二元相图可知,在665℃发生如下包晶反应：L（液）+Ti3Al→α（Al）[2],但相图是在接 衡冷却时测得的,而在实际生产中,合金均处于非平衡冷却条件,冷却速度较快,因此,固溶体结晶成分不均匀,造成晶内偏析（枝晶偏析）；包晶反应扩散困难,冷却速度达到一定程度,甚至包晶转变将被抑制,留下的液体在低于包晶反应温度后,将直接析出固相,于是未转变的固相就被保留在后析出的固相之中,即在共晶相的基体上有先包晶的树枝状初晶,两相依次形成.这是细化铸态晶粒的主要机制.
研究工作表明[3],在金属溶液中起非均质晶核作用的细化剂一般具备3个条件：一是细化剂或其和熔体的反应产物和被细化相具有晶面共格性,二者的点阵错配度δ[≤]5%,在相应界面上的原子排列方式相似且原子间距相近或互成比例；二是细化剂或其共熔体的产物熔点高、稳定性好,在金属液中分布均匀且不易被污染；三是细化剂或其共熔体的产物构成先析出相,并最好能和金属溶体发生包晶反应生成先析出相.通过上述分析可知Ti和Al熔体所形成的化合物TiAl3均满足这三个条件,这就保证了钛的化合物可以成为良好的非均质晶核,从而可以细化合金的凝固组织.
3 Ti元素对Al-Cu-Mn合金共晶相数量的影响
3.1 Ti元素对Al-Cu-Mn合金显微组织的影响
将不加Ti的Al-Cu-Mn合金和加入0.3%Ti的Al-Cu-Mn合金采用相同的铸造工艺进行浇注,待试样凝固冷却后,制备金相试样,对微观组织进行观察分析,其试验结果如下：
图2为不加Ti及加0.3%Ti的Al-Cu-Mn合金微观组织.其中,图2（a）为不加钛的Al-Cu-Mn合金宏观组织,图2（b）为含钛量分0.3%的Al-Cu-Mn合金宏观组织.从图中可以看出,图2（a）金相照片中分布着深色的共晶相数量较多,且呈连续的网状分布；图2（b）可以看到共晶相的数量减少,且由连续的网状变成断网状或短杆状分布.
表2为利用定量分析法测出的不加Ti及加0.3%Ti的Al-Cu-Mn合金共晶相体积分数,从表中可以看出,未加Ti的合金共晶相体积分数为7.8310%,而加入0.3%Ti的合金共晶相体积分数为7.5569%,比未经过处理的分别减少3.63%.由此可见,加入Ti元素可以减少相界处的共晶相,但效果不是十分显著.
表2 不加Ti及加0.3%Ti的Al-Cu-Mn合金的共晶相体积分数
3.2 Ti元素对Al-Cu-Mn合金基体显微硬度的影响
表3为不加Ti及加0.3%Ti的Al-Cu-Mn合金的显微硬度,从表中可以看出,未加Ti的合金基体显微硬度为25.50,加入0.3%Ti的合金基体显微硬度为32.50,比未加变质剂的合金基体显微硬度提高了27.45%.
由此,可推测加入Ti后相界处一部分共晶相溶入基体中,使基体的显微硬度升高,从而减少了相界处低熔点共晶相的含量,改善了铸造性能,但由于硬度增加量不大,效果不是十分显著.
3 结论
（1）加入0.3%Ti变质剂对Al-Cu-Mn合金有明显的细化作用,可以提高该合金的力学性能.
（2）经过0.3%Ti变质后,Al-Cu-Mn合金晶界处共晶相数量有所减少,可以改善该合金的铸造性能,但效果不是十分显著.
参考文献
[1]魏乐林,孙宇宁.钛对铝铜合金铸件力学性能的影响[J].特种铸造及有色合金1999,（5）：36-38.
[2]于桂富.Ti,B复合细化对高温铸造铝合金的作用[J].铸造.1995,（1）：30-33.
[3]B.H.邦达列夫,B. H.那帕尔科夫,B.H.塔拉雷什金.变形铝合金的细化处理[M].王永新,张发明,高革（译）.北京：冶金工业出版社,1988：1-225.
作者简介
李佳,工程师,毕业于辽宁工业大学材料学专业,研究生,在铁岭市特种设备监督检验所从事特种设备检验工作.
（责任编辑：张晓明）
总结:本论文可用于凝固论文范文参考下载，凝固相关论文写作参考研究。
参考文献：
1、 铈元素对Fe—B合金组织和韧性影响 摘 要：文章研究了铈元素对Fe-B合金组织和冲击韧性的影响。分析结果表明，Fe-B合金的铸态组织由铁素体、珠光体和共晶硼化物构成，铈元素的添加能。
2、 探析人物形象设计中传统文化元素运用 随着社会经济的快速发展，大众的审美水平也在提高。在人物形象设计中要注重传统文化元素的融入，从而为人物形象设计融入新鲜的血液。本文首先分析了中国传。
3、 音乐元素和市场营销耦合机制和优化 摘要：本文在阐述音乐元素与市场营销耦合理论依据的基础上，分析了两者之间的耦合机制，给出了可供选择的优化策略。关键词：音乐元素；市场营销；耦合机。
4、 长白双宝参元素眼贴 一、加入长白山双宝——人参、灵芝的眼贴闪亮出场！参元素今明今亮眼贴除富含“长白山双宝”人参皂苷、灵芝稠膏之外，还富含麝香、可溶性珍珠粉等名贵中。
5、 生命元素抗癌之王 硒，一个小小的元素，随着被人类发现与利用的同时，它那大大的曙光也随之迸发。1973年世界卫生组织（WHO）宣布：硒是人体必需的微量元素之一，对于。
6、 品牌策划和传播中情怀元素应用 【摘要】红星二锅头酒是中国白酒的重要代表之一，红星二锅头酒的发展见证了中国经济的发展，同时也代表了中国传统酿酒文化，另外还是中国现代京味文化的重。