论文部分内容阅读
本文利用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)及场发射扫面电子显微镜(FESEM)等测试手段对Al-Ti-C中间合金中TiC粒子尺寸分布的影响因素及其界面富Ti过渡区的形成机制进行了研究。本文的主要研究工作如下：(1) Al-Ti-C中间合金制备过程中,随熔炼温度升高和保温时间延长,TiC粒子的尺寸有增大的趋势。分析后认为,小尺寸的TiC粒子在高温下发生溶解,使熔体中C浓度逐渐提高。在降温过程中,过饱和的C原子会与Ti原子结合,在已生成的TiC粒子表面析出,使TiC粒子进一步长大。另外,随温度的降低,原子扩散能力的减弱,部分溶解的C原子和Ti原子难以有效扩散至附近的TiC粒子表面之上,两者会重新结合以亚微米级TiC粒子的形式析出。因此,高温熔炼条件下冷却得到的Al-Ti-C中间合金中含有一定量亚微米级TiC。如在1700℃条件下,TiC粒子尺度的两极分化现象突出。(2)1300℃和1700℃下制备的Al-Ti-C中间合金都能提高ZL203的抗拉性能。但是两者对ZL203合金的强化效果存在较大差异。加入1300℃下制备的Al-Ti-C中间合金后,ZL203的抗拉强度得到明显提高,当加入量为1.0%时,抗拉性能可达到245MPa。相比而言,1700℃下得到的Al-Ti-C中间合金对ZL203的影响更加明显,当加入量为0.4%时,就可以使抗拉强度达到255MPa以上。这表明,1700℃温度下制备的中间合金中有效TiC粒子的数目更多,且粒子尺度的两极分化,尺度较大粒子促进异质形核,亚微米粒子则发挥弥散强化效果,从而对ZL203合金发挥更好的强化效果。(3)从热力学角度研究了TiC、粒子与熔体中Ti的平衡关系,并分析了TiCx中C含量与界面Ti浓度之间的联系,从而计算得到了不同TiC、粒子界面处Ti的浓度分布。结果表明,在平衡状态下,当TiCx中C含量较低时,Ti平衡的驱动力会使Ti原子在TiCx表面富集,形成富Ti过渡区。且随TiCx中C含量的降低,TiCx表面的Ti浓度会升高,在局部形成一个高Ti浓度区。在快速凝固条件下,该区域的Ti原子来不及向周围扩散,就会在基体中以Ti3Al的形式析出。