论文部分内容阅读
钪是改进铝合金性能最好的变质剂，但是由于钪价格昂贵并没有在铝行业中广泛应用，所以研究低钪含量而高性能的铝合金具有重要的实际意义。本论文通过在铝中分别或复合添加Ti、Zr、Sc，研究了其细化和强化机理。又在此基础上研究了试样挤压变形后的微观组织、力学性能性能及合金的再结晶行为。最后研究了在实验室电解槽中加入氧化铝时同时加入其他金属氧化物，直接电解法生产Al-Ti-Zr和Al-Ti-Zr-Sc合金的可行性。研究得出以下结论：(1)当0.09％Ti、0.13％Zr、0.20％Sc联合添加到Al中时有较强的细化能力，晶粒直径达到160μm，细化效果胜于0.13％Zr和0.20％Sc或者0.09％Ti和0.20％Sc联合添加。当Sc含量增加到0.25％后，采用0.2％Zr和0.25％Sc复合添加对Al有较强的细化效果，晶粒直径达到178μm，细化效果胜于0.20％Sc和0.03％Ti联合添加；当0.03％Ti、0.2％Zr和0.25％Sc联合添加时，细化效果最好，晶粒直径达到148μm。(2)0.25％Sc添加到铝中时，对挤压变形后的合金的抗拉强度、屈服强度提高非常显著，分别由63MPa提高到173MPa，47MPa提高到139MPa，而延伸率下降较大，由50％降为20％。Al-0.25％Sc和Al-0.03％Ti-0.25％Sc合金强度相当，均比Al-0.2％Zr-0.25％Sc和Al-0.03％Ti-0.2％Zr-0.25％Sc合金强度大。(3)Al-0.03％Ti-0.25％Sc和Al-0.25％Sc合金再结晶开始温度在400℃-500℃之间，而Al-0.2％Zr-0.25％Sc和Al-0.03％Ti-0.2％Zr-0.25％Sc合金的再结晶开始温度在500℃以上。400℃恒温时效时，Al-0.25％Sc合金在120h后其纤维组织已经模糊，且硬度下降较大，已完全再结晶，Al-0.03％Ti-0.25％Sc时效120h后为部分再结晶，而Al-0.2％Zr-0.25％Sc和Al-0.03％Ti-0.2％Zr-0.25％Sc几乎没发生再结晶。500℃恒温时效时，Al-0.03％Ti-0.25％Sc和Al-0.25％Sc在时效72h后硬度接近最小值，已完全再结晶，而Al-0.2％Zr-0.25％Sc和Al-0.03％Ti-0.2％Zr-0.25％Sc在120h时效后，为部分再结晶。(4)在实验室中模拟工业铝电解槽的电解过程，通过加入氧化钛、氧化锆及氧化钪，可以电解制得Al-Ti-Zr合金和Al-Ti-Zr-Sc合金，所以，直接电解生产Al-Ti-Zr合金和Al-Ti-Zr-Sc合金是可行的。电解所得的Al-Ti-Zr-Sc合金比Al-Ti-Zr合金晶粒更细硬度更高。电解所得样品比相同成分的熔配合金具有较好的晶粒细化效果和较高的硬度。