原位自生TiB_2對(duì)過共晶鋁硅合金中初晶硅相的細(xì)化研究.pdf

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1、—１＃ＺＨＯＮＧＹＵＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ原位自生ＴｉＢ２對(duì)過共晶鋁硅合金中初晶硅相的細(xì)化研宄孫曉東學(xué)科門類：工學(xué)專業(yè)名稱：材料加工工程導(dǎo)師姓名、職稱：郭建教授徐向俊副教授２０１７年５月中原工學(xué)院學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研宄工作及取得的研宄成果。論文中除了特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含任何其他個(gè)人或集體己經(jīng)公開發(fā)表或撰寫過的研宂成果。其他

2、同志對(duì)本研究的啟發(fā)和所做的貢獻(xiàn)均己在論文中作了明確的聲明并表示了謝意－一本人學(xué)位論文與資料若有不實(shí)，愿意承擔(dān)切相關(guān)的法律責(zé)任。學(xué)位論文作者簽名：ｆｅ月Ｚ日中原工學(xué)院學(xué)位論文知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明本人完全了解中原工學(xué)院有關(guān)保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的規(guī)定，即：研宄生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)單位屬于中原工學(xué)院。學(xué)校有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版。本人允許論文被査閱和借閱。學(xué)?？梢詫⒈緦W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索。，可以采用影

3、印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文保密論文待解密后適用本聲明。學(xué)位論文作者簽名：指導(dǎo)教師簽名：￣月曰２＾０７６月年７年曰ｉ（７授予單位代碼:學(xué)號(hào)或申請(qǐng)?zhí)?密級(jí):中原工學(xué)院碩士學(xué)位論文原位自生TiB2對(duì)過共晶鋁硅合金中初晶硅相的細(xì)化研究孫曉東指導(dǎo)教師：郭建教授徐向俊副教授申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)名稱：材料加工工程提交日期：2017年3月論文答辯日期：2017年5月培養(yǎng)單位:中原工學(xué)院學(xué)位授予單位:中原工學(xué)院中原工學(xué)院碩士論文摘要原位自生TiB2對(duì)過共晶鋁硅合金中初晶硅相的

4、細(xì)化研究專業(yè)名稱：材料加工工程研究生姓名：孫曉東指導(dǎo)教師：郭建教授徐向俊副教授摘要在過共晶鋁硅合金中，由于Si元素的大量存在，合金的密度小，熱膨脹系數(shù)低，可獲得優(yōu)良的耐磨性等性能。常規(guī)條件下，過共晶鋁硅合金中存在著粗大的初晶硅相，嚴(yán)重割裂了合金基體，降低了合金的耐磨性能和切削加工性能，嚴(yán)重制約了合金的應(yīng)用。本文采用原位自生方法在過共晶鋁硅合金中合成TiB2顆粒相，研究了TiB2顆粒對(duì)過共晶鋁硅合金中的初晶硅相形態(tài)和尺寸的影響。采用Al-Ti中間合金、Al-B中間合金的中間合金法在鋁硅合金熔體中原

5、位自生TiB2顆粒，TiB2顆粒相對(duì)過共晶鋁硅合金中初晶硅相有細(xì)化作用。超高溫（1000℃以上）和低溫（780℃）下直接原位自生TiB2的含量為1.3-1.5wt.%范圍內(nèi)時(shí)，Al-20wt.%Si合金中初晶硅相平均尺寸約為50μm；采用K2TiF6、KBF4的混合氟鹽法直接原位自生TiB2顆粒，高溫（850℃）和低溫（780℃）直接原位自生的TiB2的含量為1.3-1.5wt.%范圍內(nèi)時(shí)，Al-20wt.%Si合金中初晶硅相平均尺寸約為50μm。采用混合氟鹽法原位自生TiB2含量為12wt.%

6、的鋁硅合金，制備TiB2含量為1.0-3.0wt.%的Al-20wt.%Si合金，合金中初晶硅相平均尺寸細(xì)化為30μm左右。研究表明，TiB2顆粒相在過共晶鋁硅合金中是穩(wěn)定相，可以充當(dāng)初晶硅相的形核基底，對(duì)初晶硅有細(xì)化作用。由于TiB2為穩(wěn)定相，不與合金中的其他元素發(fā)生交互作用，不影響其他元素對(duì)合金中的共晶硅進(jìn)行變質(zhì)。試驗(yàn)表明，采用混合氟鹽法原位自生高體積分?jǐn)?shù)為12wt.%的TiB2，其稀釋后的TiB2對(duì)過共晶鋁硅合金中初晶硅相細(xì)化，同時(shí)，采用Sr對(duì)過共晶鋁硅合金中共晶硅相細(xì)化，使過共晶鋁硅合金

7、中的初晶硅相和共晶硅相共同達(dá)到復(fù)合變質(zhì)效果。其中，TiB2為1.0-3.0wt.%范圍內(nèi)時(shí)，Al-20wt.%Si合金中初晶硅相平均尺寸約為20μm，共晶硅相細(xì)化為細(xì)小顆粒。研究表明，在Al-20wt.%Si-TiB2合金中添加其他合金元素Mn、Cu、Mg、Fe，對(duì)TiB2細(xì)化合金中初晶硅相無(wú)明顯改善。TiB2相密度高于鋁硅相，在鋁合金熔體中會(huì)產(chǎn)生比重偏析，采用通氬氣對(duì)鋁合金熔體I中原工學(xué)院碩士論文摘要攪拌和精煉過程，可以改善TiB2顆粒在鋁熔體中均勻分布，獲得TiB2顆粒分布均勻的鑄錠。原位自

8、生TiB2顆粒相在常規(guī)澆鑄溫度范圍內(nèi)可以有效細(xì)化過共晶鋁硅合金中的初晶硅相，不需要高的澆鑄溫度，且不影響變質(zhì)元素對(duì)共晶硅的細(xì)化效果，能夠達(dá)到復(fù)合變質(zhì)效果。關(guān)鍵詞：TiB2顆粒；過共晶鋁硅合金；初晶硅相；原位自生；細(xì)化II中原工學(xué)院碩士論文STUDYONTHEREFINEMENTOFPRIMARYSIPHASEINHYPEREUTECTICAL-SIALLOYBYIN-SITTIB2Major:MaterialsProcessing&EngineeringStudentName:SunXiaodo