Mn对碳质细化Mg-3Al合金效果的影响

利用ICP、SEM、EDS等分析手段,研究了Mn元素对碳质细化Mg-3Al合金剂效果的影响.通过对细化处理前后的镁合金铸态组织的显微分析发现,Mn元素对Mg-3Al合金凝固组织有良好的晶粒细化效果.添加0.32％的Mn可使Mn-3Al平均晶粒尺寸减小到66 μm,但进一步增加Mn含量,细化效果不再明显.分析认为,当Mn含量较小时,细小的球状和杆状AlMn相可与Al4C3一起作为α-Mg的有效形核核心.随着Mn含量增大,过饱和的溶质Mn、Al与Al4C3、Al-C-O等碳化物相互作用,形成更多粗大的十字花瓣状Al-Mn-C-O相,减少了有效形核核心数目,导致晶粒粗化.     

Al-5C中间合金对AZ31镁合金的细化机理

采用粉末原位合成工艺制备Al-5C中间合金,研究Al-5C中间合金对AZ31镁合金晶粒细化的影响及细化机理。结果表明：Al-5C中间合金由α（Al）和 Al 4 C 3两相组成,Al 4 C 3颗粒的尺寸分布由烧结时间控制。Al-5C中间合金能显著地细化AZ31镁合金晶粒尺寸,当Al-5C中间合金添加量低于2%时,随着Al-5C中间合金添加量的增加,AZ31镁合金晶粒尺寸减小。晶粒细化机理是由于 Al4C3与 Mn 反应生成的Al-C-Mn 颗粒能作为初生α-Mg晶粒的异质形核基底,从而细化晶粒。     

Mn-30Al中间合金对镁合金的晶粒细化

采用真空淬火炉制备出含ε-AlMn相的Mn-30Al中间合金和含γ_2-Al_8Mn_5相的Mn-30Al中间合金,观察了两种中间合金的组织,并探讨ε-AlMn相、γ_2-Al_8Mn_5相、Mn和Al对镁合金的晶粒细化效果.试验表明,相比添加Mn、Al,含γ_2-Al_8Mn_5相的Mn-30Al中间合金对AZ31镁合金存在一定的细化效果,含ε-AlMn相的Mn-30Al中间合金对AZ31镁合金具有更好的细化效果.当含ε-AlMn相的Mn-30Al中间合金添加量为0.4%时,AZ31镁合金的晶粒尺寸由原来的898μm减小至320 μm,Mg-Zn合金晶粒尺寸由原来的320 μm减小至180μm.通过面错配度计算,ε-AlMn可以成为初生α-Mg晶粒的良好异质形核核心.     

Mn-25Al中间合金对Mg-6Al镁合金的晶粒细化的影响

使用真空淬火炉制备出含τ-AlMn相的Mn-25Al中间合金,并将其加入到Mg-6Al镁合金中。同时分析了该中间合金对Mg-6Al的晶粒细化效果。实验结果表明,Mn-25Al中间合金中的τ-AlMn相对Mg-6Al镁合金有一定的细化效果,Mn含量为0.3wt%时,细化效果最好。点阵错配度计算分析表明,τ-AlMn相可以成为镁合金异质形核核心。     

Mn元素对高纯Mg-3Al合金晶粒尺寸的影响

研究Mn元素对高纯Mg-3Al(质量分数,%)合金晶粒尺寸的影响。结果表明:当合金中的Mn元素含量小于0.21%(质量分数)时,合金的晶粒尺寸变化不大;但当Mn元素含量大于0.21%时,Mn元素的存在则使合金的晶粒尺寸迅速增大;Mn元素的作用主要与影响熔体中含碳晶核的形核能力有关;当Mn元素的含量小于其溶解度时,Mn元素对含碳晶核的形核能力影响不大,但当Mn元素的含量达到或超过其溶解度时,Mn元素对含碳晶核的影响迅速增大,最终导致含碳晶核的形核能力降低,引起晶粒粗化。     

中间合金中第二相粒子TiC和TiAl3对纯铝的细化作用

研究Al-TiC和Al-TiAl3中间合金中第二相粒子TiC和TiAl3 对纯铝晶粒的细化作用.结果表明:当TiC和TiAl3单独作为α(Al)的形核相时,两者的形核能力均较差,但TiC粒子的形核和抗细化衰退能力优于TiAl3粒子的;当第二相粒子TiC和TiAl3共同作为α(Al)的形核相,且加入量适当时,表现出较强的形核能力和抗晶粒细化的衰退能力,细化效果较显著;配成的7组晶粒细化剂中,当细化剂中Ti和C摩尔比为1.8-1时,晶粒细化效果最好;这是由于TiAl3在铝熔体中分解释放出Ti原子并向TiC粒子周围偏聚,形成的TiC/铝熔体界面富Ti过渡区促进了TiC粒子在铝熔体中的均匀分布,提高了其形核能力.     

不同锰添加剂对Mg-3%Al合金显微组织的影响

采用光学和扫描电子显微镜研究了3种添加剂Mg-10Mn、Al-20Mn和MnCl_2对Mg-3Al%合金组织的影响,利用相提取技术分析不同锰添加剂下Mg-3%Al(质量分数)合金中生成的Al-Mn相,并通过边边匹配模型对Al-Mn相和α-Mg间的晶体学错配度进行计算。结果表明:不同锰添加剂对Mg-3%Al合金晶粒和Al-Mn相类型有显著影响。Mg-10Mn和Al-20Mn中间合金在Mn加入量为0.3%时,对Mg-3%Al合金晶粒有一定的细化作用,而MnCl_2导致晶粒显著粗化。Mn加入量为0.3%时,添加Mg-10Mn和Al-20Mn中间合金形成的Al-Mn相主要为Al_8Mn_5;而Mn量增至0.5%时,添加Mg-10Mn和Al-20Mn中间合金形成的Al-Mn相则主要为Al_(0.89)Mn_(1.11)。添加MnCl_2时,Mg-3Al%合金中形成的Al-Mn相主要为Al_(10)Mn_3。晶体学错配度计算表明:Al_8Mn_5能充当Mg-3%Al合金的异质形核核心,但形核效率一般,Al_(0.89)Mn_(1.11)和Al_(10)Mn_3不能充当异质形核核心。     

汽车发动机阀盖用Mg-Gd合金的合金化效应研究

采用Al合金化的方法制备了汽车发动机阀盖用Mg-Gd-Al合金,研究了Al含量对Mg-Gd合金晶粒细化、物相组成、有效形核颗粒数量密度和尺寸分布的影响。结果表明,添加0.8%~1.3%Al可以对Mg-Gd合金起到明显的晶粒细化作用;当添加Al元素后,合金中除了α-Mg基体和Mg5Gd相外,还出现了Al2Gd和(Mg,Al)3Gd相;随着合金中Al含量的增加,Mg-Gd合金中有效形核颗粒的数量密度逐渐增加,且有效形核颗粒的尺寸有所增大。     

Fe元素对Mg-3Al合金的晶粒细化与机理

将无水FeCl3直接添加到Mg-3Al合金熔体中进行孕育处理,研究了Fe元素对合金的晶粒细化现象和机理。结果表明,高纯Mg-3Al合金存在"本能晶粒细化"现象,当引入Fe元素时,微量的Fe可引起合金晶粒的明显粗化,但当Fe元素含量较高时,Fe的存在又能引起合金晶粒的再次细化。分析表明,Fe元素能够与高纯熔体中的含碳晶核相互作用,降低晶核的形核能力,这是Fe元素引起合金晶粒粗化的主要原因,但之后的晶粒细化现象与Al-Fe颗粒的析出无关,而更可能是形核能力已降低的形核相随着Fe含量的增加其点阵结构和参数再次发生了明显的改变,并再次成为合金凝固时的主要晶核。     

快速凝固Al-5Ti-B和Al-10Ti对铝及铝合金的细化效果研究

利用扫描电镜、光学显微镜分析了快速凝固和普通凝固Al-5Ti-B和Al-10Ti中间合金对纯Al和Al-7Si合金的晶粒细化效果.结果表明:快速凝固Al-Ti中间合金在细化纯Al和Al-7Si合金晶粒组织时比普通中间合金的效果更好,主要是因为快速凝固中间合金中具有大量细小弥散的块状Al3Ti相颗粒.这些Al3Ti弥散颗粒可以作为α-Al的形核核心、增强TiB2粒子的形核能力,从而增强快速凝固中间合金的细化能力.     

不同加钛方法对6063合金细化的研究

加钛方式不同，钛含量不同，对铝及其合金的晶粒细化效果不同。对比研究了用电解低钛铝合金、加Al—5Ti中间合金、Al—5Ti—1B中间合金及电解低钛铝合金加Al—B中间合金4种加钛方式及不同钛含量对6063合金的晶粒细化效果。研究结果表明：不同的加钛方式对6063合金均有明显的细化效果，随着钛含量增加，晶粒逐渐变细；钛含量相同时，电解加钛的细化效果优于Al—5Ti中间合金的细化效果；当合金中含有硼时，钛含量相同时，电解加钛加Al—B中间合金的细化效果优于加Al—5Ti—1B的细化效果。     

稀土铒在Al-Zn-Mg合金中的存在形式与细化机理

采用钢模铸造法制备了不同含量的稀土元素铒的Al-6Zn-2Mg合金, 利用金相组织观察、扫描电镜、透射电镜与能谱分析等分析测试手段, 研究了铒在合金中的存在形式与细化机理.结果表明: 铒在合金中主要有3种存在形式, 即固溶到基体α(Al)中、形成初生Al3Er相或以共晶化合物的形式分布在晶界、以细小Al3Er形式在晶内析出; 不同含量的铒能不同程度地细化晶粒, 当铒含量不超过0.25%时, 枝晶间距减少, 但晶粒没有明显细化, 当铒含量达0.4%时, 细化效果已非常显著, 随着铒含量的增大, 晶粒略为细小; 不同含量的铒对合金的细化机理取决于它在合金中的存在形式, 当铒含量较低时, 其细化机理符合传统的稀土铝合金细化机理, 当铒含量较高时, 由于在熔体中形成了初生Al3Er相, 这些Al3Er相可以作为非均质核心而使晶粒得到细化, 是合金的主要细化机理.     

新型Al-Ca-C中间合金对AZ91合金的细化作用

以Al粉、CaC2粉为原料,采用粉末冶金及原位合成法制备了一种新型Al-Ca-C中间合金用于AZ91合金的晶粒细化,Al-Ca-C中间合金中含有Al4C3、CaAl2、CaAl4相.试验表明,该中间合金对AZ91镁合金有良好的晶粒细化作用.当加入1.0％的Al-Ca-C中间合金时,AZ91合金的晶粒尺寸由原来的120～150 μm减小到40～50 μm.分析认为镁合金的细化机理为,Al4C3充当了α-Mg的异质形核核心,熔体中Ca与C原子则由于成分过冷进一步促进了晶粒细化.     

Al-Ti-C对AZ91D合金显微组织影响

研究了不同Al-Ti-C含量对AZ91D镁合金铸态及T6态金相组织的影响。分析表明,在一定的范围内,随着Al-Ti-C中间合金的加入,AZ91D合金晶粒尺寸逐渐变小,晶粒被细化;影响AZ91D合金晶粒尺寸的原因是Al-Ti-C中间合金中存在Al4C3和TiC复合颗粒形核相。     

微量Cr、Mn、Ti、Zr细化7A55铝合金铸锭组织的效果与机理

采用光学显微镜、扫描电镜及能谱分析术研究了复合添加微量Cr、Mn、Ti、Zr细化7A55合金铸锭组织的效果和机理.结果表明:复合添加0.04%Ti 0.17%Zr能在一定程度上细化7A55合金铸锭组织,复合添加0.20%Cr 0.20%Mn 0.03%Ti能够显著细化铸锭组织,其细化机理为含有Cr、Mn的原子团簇作为Al3Ti形核的基底促使α-Al成核;复合添加微量0.04%Cr 0.04%Mn 0.03%Ti 0.18%Zr产生了极强烈的晶粒细化效果,其细化机理为含有Cr、Mn的原子团簇作为Al3Ti、Al3Zr共同形核的基底使Al3(TixZr1-x)形核,Al3(TixZr1-x)使α-Al形核.随着Cr、Mn含量增加,铸锭晶粒向枝晶化、粗大化方向发展.     

Mg-Al-C中间合金对AZ91镁合金组织和性能的影响

通过真空烧结制备出Mg-Al-C中间合金,发现该合金可以有效地细化Mg-Al系AZ91合金的晶粒,细化后的AZ91合金力学性能显著提高,粗大且易于聚集成团的Mg17Al12相得以消除;分析认为其细化机制是在镁合金熔体中形成了大量的结晶形核质点Al4C3或Al-C-O化合物.     

稀土铒(Er)改性6063铝合金铸态微观组织与性能

通过成分设计,铸造出不同稀土Er含量的6063铝合金.采用光学显微镜、扫描电镜(SEM、EDS)、XRD、维氏硬度计等手段研究了稀土Er铝合金铸态微观组织与性能,从理论上分析了Er的作用机理.结果表明,当Er的含量为0.4%时合金的晶粒细化效果最明显,硬度增幅达到最大值,而当含量超过0.4%时,细化效果减弱,硬度值逐渐降低.在6063铝合金熔铸凝固过程中,大部分Er偏聚于合金的晶界处,形成粗大的金属间化合物物Al3,Er相,有强化晶界、阻止晶粒长大作用;小部分Er与Al生成次生金属间化合物,弥散分布于基体中,产生弥散强化作用,并在形核时充当形核剂,从而可细化晶粒.     

稀土对AZ31B变形镁合金组织和力学性能的影响

研究了稀土(0.1%~1.2%)对AZ31B变形镁合金组织和力学性能的影响。结果表明:在AZ31B变形镁合金中添加稀土后,晶粒显著粗化,合金的室温力学性能下降。晶粒粗化一方面是由于RE与Al结合生成了Al11RE3相,消耗了一部分铝量,削弱了铝对-αMg晶粒的细化作用;另一方面RE与-εAlMn相反应生成Al-RE-Mn相,使得合金熔体中的异质形核核心减少;稀土引起AZ31B变形镁合金晶粒粗化在热分析曲线上表现为初晶形核最低温度从628.8下降到626.3℃,初晶再辉温差从0.8℃上升到3.2℃。     

Mn、Fe对AZ91D镁合金中Al4C3细化效率的影响

采用OM、SEM、EDS等测试手段研究了Mn、Fe对Al4C3细化AZ91D镁合金显微组织的影响.结果表明,经0.6%Al4C3细化后,基体合金的平均晶粒尺寸由360μm减小至215μm.在此基础上,将基体合金的Mn含量由0.23%增至0.5%,可使合金的平均晶粒尺寸进一步降至130μm.继续增加Mn量至0.7%时,其晶粒尺寸变化不大.当基体合金中Fe含量由0.0021%增至0.1%时,晶粒尺寸由215μm减小至123μm.Mn、Fe对AZ91D合金中Al4C3细化效率的影响机制可能是,三者共同作用形成的Al-C-O-Mn-Fe复杂颗粒可作为α-Mg晶粒的异质核心.     

含有颗粒团的Al-Ti-C中间合金对镁的细化作用（英文）

制备一种含有Al4C3和Ti C颗粒团的Al-Ti-C中间合金,该合金对纯镁有很好的细化作用。当中间合金加入量为2%时,镁晶粒细化为(110±17)μm的等轴晶。通过分析可知,Al4C3和Ti C组成的颗粒团在细化过程中发挥了重要作用。与单个、光滑的形核颗粒相比,颗粒团上的凹面区域增加了熔体中的液态镁原子向稳定晶核转变的可能性,依附在颗粒团凹面区域尺寸较小的晶胚也可以满足临界形核半径的要求,这使得Al4C3和TiC颗粒团成为镁晶粒更理想的形核基底。