納米TiN對鋁合金的影響

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納米tin化學(xué)鍍鎳處理

將納米TiN進行化學(xué)鍍鎳處理，處理過程：用丙酮溶液超聲清洗15min→靜置20min；濾去上清液→去離子水超聲清洗10min→靜置20min；濾去上清液→化學(xué)超聲除油→靜置20min；濾去上清液→化學(xué)粗化5min→加去離子水清洗→靜置20min；濾去上清液→敏化8min→加去離子水清洗→靜置20min；濾去上清液→活化→加去離子水清洗→靜置20min；濾去上清液→還原1min→加去離子水清洗→靜置20min；濾去上清液→化學(xué)鍍鎳（采用常溫化學(xué)鍍鎳液，邊攪拌邊緩慢加入化學(xué)鍍鎳液，反應(yīng)1h）→多次加去離子水清洗，靜置20min，濾去上清液→150℃烘干。

合金制備

在電阻爐中將A356合金熔化，在730℃時通入氬氣（Ar）對鋁合金熔體進行除氣處理，用鋁箔將經(jīng)表面鍍鎳處理后的納米TiN顆粒包裹后加入熔體中，并通過Ti金屬葉片對熔體進行攪拌處理，靜置后在720℃時澆鑄，取樣對組織進行分析。

結(jié)果及分析

圖1為未經(jīng)化學(xué)鍍鎳處理及篩選的原TiN顆粒形貌。可以看出，TiN顆粒粒度多數(shù)在納米尺度范圍內(nèi)，顆粒表面較為平整光滑。圖2為經(jīng)化學(xué)鍍鎳處理及篩選后的TiN顆粒的形貌和成分掃描結(jié)果。由圖2a可以看出，經(jīng)過化學(xué)鍍鎳處理后，顆粒形態(tài)發(fā)生了變化。成分掃描結(jié)果表明，TiN顆粒表面有少量的鎳（圖2b）。圖3為未加入TiN改性處理的A356合金的組織，圖4為加入0.3%（質(zhì)量分數(shù)）未經(jīng)化學(xué)鍍鎳表面處理的TiN納米顆粒的A356合金的組織，圖5為加入0.3%（質(zhì)量分數(shù)）經(jīng)化學(xué)鍍鎳處理的TiN納米顆粒的A356合金的組織。比較圖3和圖5可以看出，添加經(jīng)化學(xué)鍍Ni處理的納米TiN顆粒后的A356合金的共晶硅相得到明顯細化，這有利于合金塑性的提高。由表1的測試結(jié)果可以看出，與未經(jīng)TiN處理的合金相比，納米顆粒處理后的合金抗拉強度提高約10%，而斷后伸長率提高約92%，說明共晶硅相經(jīng)過細化處理后，合金的力學(xué)特性得到改善，尤其是材料塑性。圖4的微觀組織結(jié)果表明，添加顆粒對組織中Si相的細化效果不明顯，形態(tài)和分布未取得明顯改善，原因在于TiN顆粒表面未經(jīng)鍍鎳處理，顆粒與A356合金熔體的相容性不好，納米顆粒不能在熔體中很好地分散，未能取得明顯細化結(jié)果。

本文作者：朱利萍徐永東聶景江魯闖呂緋作者單位：中國兵器科學(xué)研究院