花紋鋁板輕量化發(fā)展要求

輕量化發(fā)展要求使亞共晶鑄造花紋鋁板取代鋼材.晶粒細(xì)化已成為輪轂生產(chǎn)上必不可少的一項(xiàng)工藝?；y鋁板成為目前使用最為廣泛的汽車、摩托車輪轂材料。為了提高花紋鋁板的綜合力學(xué)性能, Al-8B-2C中間合金及其在花紋鋁板中的應(yīng)用研究  由于存在Si對(duì)Ti中毒”現(xiàn)象,工業(yè)上廣泛使用的Al-5Ti-1B和Al-Ti-C中間合金均不能有效細(xì)化花紋鋁板。本課題組前期以Al-3B合金為硼源,石墨粉為碳源,研制出了一種高效Al-Ti-B-C中間合金,其對(duì)花紋鋁板具有良好的晶粒細(xì)化效果。工業(yè)上廣泛采用氟鹽法制備Al-3B合金或Al-5Ti-1B中間合金,制備過(guò)程會(huì)釋放出大量的有害氟化物氣體,且侵蝕爐膛；另一方面,石墨與鋁熔體潤(rùn)濕性差,導(dǎo)致C吸收率較低,TiC合成困難。因此,亟需新的硼源和碳源來(lái)解決上述問(wèn)題。本文研制了一種Al-8B-2C中間合金,其既可直接用于增強(qiáng)花紋鋁板,又可作為制備Al-Ti-B-C中間合金的硼源和碳源,最終應(yīng)用于花紋鋁板的晶粒細(xì)化,這種制備工藝清潔、環(huán)保,C加入較容易。

                     對(duì)Al-8B-2C中間合金的組織演變規(guī)律及粒子的三維形貌進(jìn)行了系統(tǒng)研究,揭示了主要組成相Al3BC生長(zhǎng)機(jī)制,研究了該中間合金對(duì)花紋鋁板的強(qiáng)化效果：研究了Al-8B-2C/A l-Ti體系熔體反應(yīng)機(jī)制,提出了一種Al-Ti-B-C中間合金的制備新工藝,將其用于花紋鋁板的晶粒細(xì)化。本文的主要研究工作如下：1Al-8B-2C中間合金的微觀組織及其演變規(guī)律的研究 本文研究了溫度對(duì)Al-8B-2C中間合金微觀組織的影響。

研究發(fā)現(xiàn),800℃制備的Al-8B-2C中間合金中,A l3BC為主要生成相,尺寸為300nm1μm,三維形貌為十四面體或六棱柱狀；此外還生成了415μm十四面體狀A(yù)l82相。1300℃制備時(shí),A l3BC形貌不變,尺寸略有長(zhǎng)大,為800nm4μm,隨著溫度升高,A lBz轉(zhuǎn)變成了尺寸為30-60gm多面體狀的β-A l812相。2Al3BC生長(zhǎng)機(jī)制的研究 Al3BC為密排六方結(jié)構(gòu),其{1011}晶面有最高的生長(zhǎng)速率,生長(zhǎng)速度慢的{1010}{0001}或{0003}晶面逐漸保留下來(lái)成為外露面,所以Al3BC傾向于形成自由能最低的六棱柱平衡晶體形貌。但是由于熔體環(huán)境的影響,A l3BC也呈現(xiàn)了十四面體狀的非平衡晶體形貌。根據(jù)Al3BC尺寸小、密度低、穩(wěn)定、彈性模量高的特點(diǎn),將主要含有Al3BCAl-8B-2C中間合金應(yīng)用于增強(qiáng)花紋鋁板,研究結(jié)果表明,該中間合金能明顯改善花紋鋁板的硬度和拉伸強(qiáng)度。3Al-8B-2C/A l-Ti體系熔體反應(yīng)機(jī)制的研究 Al-8B-2C/A l-Ti體系中,A lB2或溶解的B原子和Al-Ti熔體反應(yīng)生成的TiB2為完整六角板片或枝晶狀,A l3BC粒子與Al-Ti熔體反應(yīng)生成大量多孔片狀的TiB2TiC粒子,反應(yīng)機(jī)制不同,造成了粒子形貌的差異。研究表明,A l3BC與Al-Ti熔體的液固反應(yīng)過(guò)程中,Ti原子擴(kuò)散至Al3BC表面,TiB2和TiC圍繞Al3BC周圍生成,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,雙向生長(zhǎng),由于Al3BC尺寸小于2μm,TiB2和TiC生長(zhǎng)缺乏充足的硼和碳元素,使其長(zhǎng)成了有不規(guī)則邊緣且中心多孔的粒子。TiB2和TiC鑲嵌生長(zhǎng),相互限制,也會(huì)導(dǎo)致多孔形貌的形成。由于B和C存在于一個(gè)化合物中,TiC和TiB2生成過(guò)程中便于相互摻雜,促使TiC由多面體形貌長(zhǎng)成片狀。4Al-8B-2C中間合金在花紋鋁板中的應(yīng)用研究 基于Al-8B-2C/A l-Ti體系熔體反應(yīng)機(jī)制,以Al-8B-2C中間合金為硼源和碳源提出了Al-5Ti-0.8B-0.2C中間合金制備新工藝,該工藝具有環(huán)境友好、工藝簡(jiǎn)便和中間合金潔凈度高等優(yōu)點(diǎn),其微觀組織中a-A l有效形核粒子數(shù)量較多、分布彌散。研究發(fā)現(xiàn),該Al-5Ti-0.8B-0.2C中間合金對(duì)花紋鋁板的晶粒細(xì)化效果優(yōu)于國(guó)產(chǎn)Al-5Ti-1B中間合金。