一种TiB2/Al-Si-Mg合金技术领域
本发明涉及一种TiB2/Al-Si-Mg合金，属于合金性能优化技术领域。
背景技术
通过向铝电解槽中加入TiO2粉末直接电解生产Al-Ti合金,已经进行了多年研究,结果表明,电解法生产Al-Ti合金具有Ti回收率高、成分容易控制、Ti在熔体中分布均匀、生产成本低等特点。但其力学性能还不能很好的满足工业要求。
发明内容
本发明要解决的问题：提供一种TiB2/Al-Si-Mg合金，旨在提高合金力学性能，以满足工业要求。
本发明的技术方案：
一种TiB2/Al-Si-Mg合金，材料包括电解法生产的Al-Ti合金、Al-B中间合金、纯硅、纯镁以及纯铝和Al-5%Ti中间合金，按Ti、B质量比大于2.22:1的比例配制原料合金及相应数量的纯硅和纯镁,用于制备TiB2质量百分含量为1.0%的合金；合金制备均在7.5kW坩埚电阻炉中进行。
将电解Al-Ti合金、纯镁、纯硅一起放入石墨坩埚,加热熔化,并将熔体温度升至750度,经充分搅拌后加入Al-B中间合金,在其熔化的过程中进行适当搅拌,以保证Ti、B原子能充分地反应,用Al-5%Ti中间合金和纯铝调配钛、硼含量使其达到目标含量；然后,通氩气除气,扒渣后浇入预热温度为150度的金属模具；浇铸完成后,对样品进行535度固溶8h、60度水淬、135度时效8h热处理。
所述模具为标准的金属拉伸试样模具。
本发明的有益效果：
本发明通过向电解Al-Ti合金熔体中加入适量的Al-B中间合金，成功制备出了不同TiB2含量的TiB2/Al-Si-Mg合金，表明用该方法制备TiB2粒子较低含量的增强Al基合金是可行的；原位反应生成的TiB2粒子对Al-Si-Mg合金的力学性能有明显影响，随TiB2粒子含量的增加,合金的强度有所下降，但塑性却大幅提高，合金的综合力学性能有所改善。
具体实施方式：
实施例：
本发明材料包括电解法生产的Al-Ti合金、Al-B中间合金、纯硅、纯镁以及纯铝和Al-5%Ti中间合金。按Ti、B质量比大于2.22:1的比例(Ti过量0.1%)配制原料合金及相应数量的纯硅和纯镁，用于制备TiB2质量百分含量分别为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和2.2%的试验合金。合金制备均在7.5kW坩埚电阻炉中进行。具体的制备过程是:将电解Al-Ti合金、纯镁、纯硅一起放入石墨坩埚,加热熔化,并将熔体温度升至750度,经充分搅拌后加入Al-B中间合金,在其熔化的过程中进行适当搅拌,以保证Ti、B原子能充分地反应,用Al-5%Ti中间合金和纯铝调配钛、硼含量使其达到目标含量。然后,通氩气除气,扒渣后浇入预热温度为150度的金属模具。所用模具为标准的金属拉伸试样模具。浇铸完成后,对样品进行535度固溶8h、60度水淬、135度时效8h热处理,并按国标GB/T63975金属拉伸试验试样6的规定加工成直径为10mm的标准拉伸试样。用MTS810型试验机进行力学性能试验,测得强度和延长率数据。拉伸试验后选取典型试样,在不同TiB2粒子含量试样的同一位置切取样品。分析结果如表1所示。
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表2给出的是TiB2/Al-Si-Mg试验合金力学性能的试验结果。可以看出,随TiB2粒子含量的增加,合金的强度虽有所下降,但伸长率却大幅提高，这表明，原位反应生成的TiB2粒子对Al-Si-Mg合金的力学性能影响显著。原位反应生成的部分TiB2粒子在熔体中0.1%过量钛的作用下,可以作为A-Al的形核中心,使晶粒得到细化。然而,随Ti、B含量的增加,原位反应生成的细小TiB2粒子数目增多,而熔体中过量Ti的含量并没有增加,所以,大部分的TiB2粒子并不能成为A-Al的形核核心,而在熔体凝固过程中被推向晶粒边界,大量TiB2粒子在晶粒边界的聚集可对晶粒长大起阻碍作用。所以,随TiB2粒子含量的增加,晶粒尺寸变小,这与我们观察结果一致。晶粒尺寸随TiB2粒子含量的增加而减小,导致晶粒内部的位错源到晶界的距离减小,晶粒内的空位数目和所塞积的位错数目也会减少,位错与空位以及位错间的弹性交互作用的机遇相应减少,位错将易于运动,从而使合金表现出更好的塑性。此外,细晶粒为同时在更多的晶粒内开动位错和增殖提供了机遇,亦即细晶粒能使变形更为均匀,所以,随TiB2粒子含量的增加,试验合金表现出更高的塑性。然而,随着TiB2粒子在晶界的大量集中,也在一定程度上弱化了晶界,这可能是TiB2/Al-Si-Mg试验合金拉伸强度随TiB2粒子含量增加而降低的主要原因。
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