花紋鋁板輕量化發展要求

輕量化發展要求使亞共晶鑄造花紋鋁板取代鋼材.晶粒細化已成為輪轂生產上必不可少的一項工藝?；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性能, Al-8B-2C中間合金及其在花紋鋁板中的應用研究  由于存在Si對Ti中毒”現象,工業上廣泛使用的Al-5Ti-1B和Al-Ti-C中間合金均不能有效細化花紋鋁板。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,其對花紋鋁板具有良好的晶粒細化效果。工業上廣泛采用氟鹽法制備Al-3B合金或Al-5Ti-1B中間合金,制備過程會釋放出大量的有害氟化物氣體,且侵蝕爐膛；另一方面,石墨與鋁熔體潤濕性差,導致C吸收率較低,TiC合成困難。因此,亟需新的硼源和碳源來解決上述問題。本文研制了一種Al-8B-2C中間合金,其既可直接用于增強花紋鋁板,又可作為制備Al-Ti-B-C中間合金的硼源和碳源,最終應用于花紋鋁板的晶粒細化,這種制備工藝清潔、環保,C加入較容易。

                     對Al-8B-2C中間合金的組織演變規律及粒子的三維形貌進行了系統研究,揭示了主要組成相Al3BC生長機制,研究了該中間合金對花紋鋁板的強化效果：研究了Al-8B-2C/A l-Ti體系熔體反應機制,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律的研究 本文研究了溫度對Al-8B-2C中間合金微觀組織的影響。

研究發現,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Al82相。1300℃制備時,A l3BC形貌不變,尺寸略有長大,為800nm4μm,隨著溫度升高,A lBz轉變成了尺寸為30-60gm多面體狀的β-A l812相。2Al3BC生長機制的研究 Al3BC為密排六方結構,其{1011}晶面有最高的生長速率,生長速度慢的{1010}{0001}或{0003}晶面逐漸保留下來成為外露面,所以Al3BC傾向于形成自由能最低的六棱柱平衡晶體形貌。但是由于熔體環境的影響,A l3BC也呈現了十四面體狀的非平衡晶體形貌。根據Al3BC尺寸小、密度低、穩定、彈性模量高的特點,將主要含有Al3BCAl-8B-2C中間合金應用于增強花紋鋁板,研究結果表明,該中間合金能明顯改善花紋鋁板的硬度和拉伸強度。3Al-8B-2C/A l-Ti體系熔體反應機制的研究 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熔體反應生成大量多孔片狀的TiB2TiC粒子,反應機制不同,造成了粒子形貌的差異。研究表明,A l3BC與Al-Ti熔體的液固反應過程中,Ti原子擴散至Al3BC表面,TiB2和TiC圍繞Al3BC周圍生成,隨著反應的進行,雙向生長,由于Al3BC尺寸小于2μm,TiB2和TiC生長缺乏充足的硼和碳元素,使其長成了有不規則邊緣且中心多孔的粒子。TiB2和TiC鑲嵌生長,相互限制,也會導致多孔形貌的形成。由于B和C存在于一個化合物中,TiC和TiB2生成過程中便于相互摻雜,促使TiC由多面體形貌長成片狀。4Al-8B-2C中間合金在花紋鋁板中的應用研究 基于Al-8B-2C/A l-Ti體系熔體反應機制,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,該工藝具有環境友好、工藝簡便和中間合金潔凈度高等優點,其微觀組織中a-A l有效形核粒子數量較多、分布彌散。研究發現,該Al-5Ti-0.8B-0.2C中間合金對花紋鋁板的晶粒細化效果優于國產Al-5Ti-1B中間合金。