【摘 要】
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晶粒细化是提高铝合金力学性能的有效途径。晶粒细化方法与工艺一直是铝合金研究的重点。近年来,新型、高潜力镁铝尖晶石型细化剂成为研究热点。解决镁铝尖晶石团聚难题,充分发挥镁铝尖晶石异质形核的作用是该类细化剂的重要研究内容。本文系统性地研究了氧源和工艺参数对原位合成镁铝尖晶石及其在铝合金中的异质形核作用的影响,探究低成本的简单工艺方法改善镁铝尖晶石润湿性和分散性的可行性,以提高其细化效果。（1）采用熔体
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晶粒细化是提高铝合金力学性能的有效途径。晶粒细化方法与工艺一直是铝合金研究的重点。近年来,新型、高潜力镁铝尖晶石型细化剂成为研究热点。解决镁铝尖晶石团聚难题,充分发挥镁铝尖晶石异质形核的作用是该类细化剂的重要研究内容。本文系统性地研究了氧源和工艺参数对原位合成镁铝尖晶石及其在铝合金中的异质形核作用的影响,探究低成本的简单工艺方法改善镁铝尖晶石润湿性和分散性的可行性,以提高其细化效果。（1）采用熔体原位直接反应法,利用Cu O作为氧源,在铝镁熔体中原位合成了镁铝尖晶石。研究了氧化铜粒径、搅拌温度、氧化铜含量、镁含量对镁铝尖晶石细化效果的影响。结果表明:影响镁铝尖晶石异质形核作用的因素按照主次顺序分别为:镁含量,氧化铜粒径,搅拌温度,氧化铜含量。其中镁含量、氧化铜粒径和搅拌温度的影响较大,氧化铜含量影响较小。原位合成高形核率的镁铝尖晶石的最佳工艺参数为:氧化铜粒径5μm,搅拌温度675°C,氧化铜含量0.15wt.%,镁含量1wt.%。Al-Mg合金的极限抗拉强度、伸长率和弹性模量由原来的84.1MPa、14.2%和3497MPa提高到了101.2MPa、18.3%和4085MPa,提高幅度分别为20.1%、28.9%和14.4%。（2）利用Cu2O为氧源,通过熔体直接反应法在三种不同反应温度下（900℃,950℃,1000℃）合成了Mg Al2O4/Al复合材料,探讨了氧化亚铜原位生成镁铝尖晶石的反应机理和镁铝尖晶石的细化机理。得到如下结论:Al-Mg-Cu2O体系制备镁铝尖晶石的反应最佳温度为1000°C,此时的铝合金晶粒尺寸最小,相应的Mg Al2O4/Al复合材料的极限抗拉强度从纯铝试样的53.8MPa提高至74.4MPa,提升了约38%。
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