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高性能铝合金精炼剂的探讨
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铝熔体中氢与夹杂物的研究
【摘要】：本文基于减压凝固原理,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射,研究熔炼工艺参数和合金元素对铝合金中氢含量和夹杂物的影响。通过引入夹杂物,分析了铝熔体中氢含量和夹杂物含量的关系,探讨了铝熔体中氢、夹杂的相互作用机理。研究结果表明：
当熔炼温度从680℃升高到760℃时,减压试样的密度降低0.139g/cm3,表明熔体中的氢含量随之增加。当湿度从蒸汽发生装置功率0增至1200w,减压试样的密度降低0.389g/cm3,可见随着环境湿度的增加,合金的吸氢量明显增加,环境湿度的影响更为显著。当熔体质量由0.2kg增加到1.0kg时,减压试样的密度增加0.186g/cm3,增加幅度较小,可见随着铝熔体质量的增加,熔体质量对氢含量的影响越来越弱。用六氯乙烷作为精炼剂对熔体进行精炼时,当精炼时间从0增至30min时,减压试样的密度增加了0.113g/cm3,表明精炼可有效降低熔体中氢含量。
Zn和混合稀土增加熔体中氢含量,但是幅度不是很大。当分别添加5%和0.5%时,密度降幅大概为0.200g/cm3；而元素Mg和Er则在很大程度上增加了熔体中的氢含量,当含量分别从0增加到1%和0.1%时,密度分别降低了0.355g/cm3和0.417g/cm3。Cu、Ce略微降低熔体中的氢含量,当Cu和Ce分别被添加5%和0.5%时,试样的密度增加都仅为0.200g/cm3。
在1050合金中,主要夹杂物为MgO、A1203非金属夹杂,多分布于气泡周围。夹杂物含量增加会引起氢含量的相应增加,当夹杂物的面积分数为8.17%时,减压试样的密度就降低到了2.412g/cm3,当夹杂物的面积分数增加到12.61%时,其减压试样的密度降低到2.280g/cm3。1050合金中添加了有增氢作用的Er、Mg合金元素后,熔体中的夹杂含量多且聚集在一起,容易形成渣,且组织较为疏松。
【关键词】：
【学位授予单位】：东北大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2010【分类号】：TG146.21【目录】：
摘要5-6Abstract6-9第1章 绪论9-27 1.1 引言9 1.2 铝合金中氢的研究概况9-18
1.2.1 铝合金中氢的来源及其存在形式9-10
1.2.2 氢在铝液中的动力学过程10-12
1.2.3 铝合金中氢含量的影响因素12-13
1.2.4 铝熔体中常用的测氢原理及其方法13-17
1.2.5 铝及铝合金中的氢致缺陷及其材料性能的影响17-18 1.3 铝合金中的夹杂物研究进展18-21
1.3.1 铝熔体中夹杂物的来源及其存在形式18-19
1.3.2 铝熔体中夹杂物的检测方法19-21
1.3.3 夹杂物对材料性能的影响21 1.4 国内外铝熔体净化技术的研究现状21-25
1.4.1 净化技术的提出及其必要性21-22
1.4.2 铝熔体净化方法的研究进展22-25 1.5 课题的意义和研究内容25-27第2章 材料制备及实验方法27-33 2.1 实验方案27-28 2.2 实验材料及其制备28-29 2.3 实验设备29-30 2.4 检测分析方法30-32
2.4.1 减压试样密度的测定30-31
2.4.2 组织的观察分析31
2.4.3 夹杂物含量的计算31-32
2.4.4 夹杂物成分分析32 2.5 本章小结32-33第3章 熔炼工艺参数对铝熔体中氢含量和夹杂物的影响33-57 3.1 熔炼工艺参数对1050铝熔体氢含量的影响33-41
3.1.1 环境湿度对熔体氢含量的影响33-35
3.1.2 熔体质量对熔体氢含量的影响35-37
3.1.3 熔炼温度对熔体氢含量的影响37-38
3.1.4 精炼时间对熔体氢含量的影响38-39
3.1.5 负压形成时间及凝固速度对熔体氢含量的影响39-41 3.2 氢致气孔的微观组织分析41-43 3.3 夹杂物组织观察及其与氢相互作用分析43-52
3.3.1 夹杂物SEM形貌及能谱分析43-47
3.3.2 夹杂物的光学显微分析47-49
3.3.3 定量测定夹杂物含量的结果分析49-52 3.4 1050合金中氢与夹杂物相互作用52-55 3.5 本章小结55-57第4章 合金元素对铝熔体中氢含量和夹杂物的影响57-79 4.1 常用合金元素对铝熔体中氢含量的影响57-63
4.1.1 合金元素Mg对铝熔体中氢含量的影响57-58
4.1.2 合金元素Cu对铝熔体中氢含量的影响58-60
4.1.3 合金元素Zn对铝熔体中氢含量的影响60-61
4.1.4 分析与讨论61-63 4.2 稀土元素对铝熔体中氢含量的影响63-70
4.2.1 稀土元素Er对铝熔体中氢含量的影响63-64
4.2.2 稀土元素Ce对铝熔体中氢含量的影响64-66
4.2.3 混合稀土对铝熔体中氢含量的影响66-67
4.2.4 分析与讨论67-70 4.3 含Mg、Ce、Er的合金中夹杂物SEM形貌和能谱分析70-73
4.3.1 含Mg合金中夹杂物SEM形貌和能谱分析70-71
4.3.2 含Ce合金中夹杂物SEM形貌和能谱分析71-72
4.3.3 含Er合金中夹杂物SEM形貌和能谱分析72-73 4.4 不同合金元素对铝熔体中相组成的影响73-77 4.5 本章小结77-79第5章 结论79-80参考文献80-85致谢85
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