铝和铝合金的晶粒细化

1 晶粒细化剂(中间合金)的生产和试验工业用晶粒细化剂通常是含有不同量的其他元素(主要是硼)的Al-Ti基合金。因此,研究二元Al-Ti平衡相图是很必要的,示于图1。Momdolfo评述了该合金系的相平衡,这里仅概述一些要点。相图中存在四方晶结构     

Al-Ti-B和Al-5%Sr中间合金对轮毂铝合金的晶粒细化和变质作用

采用不同处理状态的Al Ti B中间合金和Al 5 %Sr中间合金 ,对轮毂铝合金Al 7%Si 0 35 %Mg进行晶粒细化和变质处理。在Instron 85 0 2 - 3411型液压伺服疲劳试验机上测试被处理合金的抗拉强度和伸长率。结果表明 :Al Ti B中间合金可有效地细化Al 7%Si 0 35 %Mg合金 ,加入 0 0 6 %Ti即可使合金获得良好的细化效果 ;Al 5 %Sr中间合金可有效地对Al 7%Si 0 35 %Mg合金进行变质 ,加入 0 0 2 %Sr即可使合金获得良好的变质效果 ;快速凝固和热变形处理可有效地改善Al Ti B的晶粒细化效果和Al 5 %Sr的变质效果 ,在获得相同的晶粒细化和变质程度的情况下 ,使Al Ti B和Al 5 %Sr中间合金的加入量减少约 5 0 % ,并使Al 7%Si 0 35 %Mg合金的力学性能有所提高     

快速凝固处理对Al-Ti-B中间合金组织和细化效果的影响

用单辊甩带法和旋转液体纺绩法分别制备了Al-Ti-B中间合金薄带和细线,研究快速凝固处理对中间合金组织和细化效果的影响。结果发现:采用快速凝固方法处理Al-Ti-B中间合金可提高Ti在!-Al基体中的固溶度,细化TiAl3相和分散TiB2粒子,从而显著提高其细化效果。分别添加0.2%(质量分数)的Al-Ti-B快淬薄带和Al-Ti-B细线处理工业纯铝,可获得粒径约为50～100"m的等轴晶组织。旋转水纺绩法可连续生产线径均匀的线材,比单辊甩带法更具有实用化前景。     

Al-5Ti-1B-0.5RE对A356铝合金的细化效果

探讨了Al-5Ti-1B-0.5RE中间合金对A356铝合金的细化效果,并用OM、SEM、EDAX等进行微观组织观察分析.结果表明,该中间合金对A356铝合金不仅具有明显的晶粒细化效果,且具有显著的细化枝晶作用;RE对该中间合金的细化效果起到了重要作用,即该中间合金中(AlTiRE)相在铝液中不稳定,很快分解释放出RE元素,降低了表面能,减少了TiB2相的聚集倾向,增加了形核粒子的数量; 同时RE易吸附偏聚在铝熔体的晶界和相界面上,阻碍TiAl3相的生长,阻止针条状TiAl3相的形成,也增加了形核几率.此外,RE的加入可有效保证该细化剂及铝熔体的冶金质量,在一定程度上也增强了该细化剂的细化效果.     

Al-Ti-C和Al-10Ti中间合金联合细化新工艺

Al-Ti-C中板片状TiAl3在铝熔体中难溶解、易沉淀,使Ti对Al的晶粒细化辅助作用得不到充分发挥,显著降低了Al-Ti-C的细化效果。本研究提出了一种采用Al-Ti-C和Al-10Ti联合细化纯铝新工艺,即利用Al-10Ti中颗粒状TiAl3与Al-Ti-C中TiC的有机组合,显著提高了TiC的成核率,不仅能显著提高其细化能力,而且可以减少用量,降低成本。     

快速凝固铝钛硼粉末半连续制备

铝钛硼合金(Al-Ti-B)是较常用的铝合金晶粒细化剂,气雾化快速凝固处理可以提高晶粒细化能力.通过自研小型气雾化装置改造,增加适合铝钛硼丝杆的半连续进料装置,使用高压氩气半连续雾化生产了快速凝固的铝钛硼粉末.结果 表明,178 μm以下产品占比90％,无明显铝钛相,硼化钛无团聚,钛和硼元素宏观含量与原料相比无明显变化...     

ECAP变形Al-5Ti中间合金细化纯铝研究

对Al-5Ti中间合金在室温下进行3道次等通道挤压变形(Equal Channel Angular Pressing,ECAP),将ECAP变形前后的Al-5Ti中间合金添加到纯铝中研究其对纯铝的细化效果。结果表明:TiAl3相由粗大(~270μm)的板条状破碎成细小(~13μm)的颗粒状且分布均匀。随着Ti含量的增加,纯铝晶粒尺寸逐渐减小,当Ti含量达到0.03%以后,晶粒尺寸变化减缓。ECAP变形后能得到的最小晶粒尺寸几乎不变,但形核潜质得到了明显提高。找出了变形前后晶粒尺寸与生长限制因子之间的关系。     

Si和Mg元素对铝合金熔体采用细化剂效果的影响

研究Si、Mg元素对Al-Ti-C中间合金细化铝合金晶粒效果的影响，并探讨了其影响机制。结果表明：Si、Mg元素均能促进Al-Ti-C中间合金对铝晶粒的细化作用，一般Si的含量在0．5％时，Al-Ti-C的细化效果最佳；在细化处理温度相同的情况下，Mg的促进作用更明显一些，并且不存在“温度效应”。试验表明，当铝合金中同时存在Si、Mg元素时（6063铝合金），Al-Ti-C的细化效果会更加显著。     

Al-Si合金的细化与Ti偏析的研究

研究了不同处理时间、不同位置对Ti偏析及细化效果的影响。结果表明，保温4h，A1—5Ti-1B的细化效果达到最佳。Ti在铸件顶端和底部的偏析程度不一样，在底部偏析更为严重，这主要是由于Ti在浇注过程中聚集的结果。     

新型Al-5Nb-RE-B合金组织和细化效果研究

采用熔体反应制备了组织均匀的Al-5Nb-RE-B中间合金,研究了该中间合金对A356铝合金的细化效果。结果表面,添加1 wt.%的Al-5Nb-RE-B中间合金后,A356铝合金的晶粒度从原来的800um细化为200um。不同冷速下的研究结果表明,Al-5Nb-RE-B中间合金具有较低的冷速敏感性。     

Al-10%Mg中间合金细化Al-5%Fe合金的研究

通过改变Al-10%Mg中间合金晶粒细化剂加入量和熔体保温时间,研究了过共晶Al-5%Fe合金微观组织形态及力学性能.试验表明,在过共晶Al-5%Fe合金中加入Al-10%Mg中间合金细化剂,当加入量为1.2%、保温时间为90 min时,细化效果仍较好,Al-5%Fe合金中初生Al3Fe相由粗大板条状变为花朵状和颗粒状,尺寸明显减小,材料的强度和塑性明显提高.     

Ti及Ti-B对ZL108合金拉伸性能的影响

研究了ＡｌＴｉ５、ＡｌＴｉ５Ｂ１对ＺＬ１０８合金Ｔ６状态的晶粒细化效果以及对ＺＬ１０８合金室温拉伸性能的影响,实验结果表明,合金中的高Ｓｉ含量影响ＡｌＴｉ５及ＡｌＴｉ５对合金晶粒的细化效果。ＡｌＴｉ５Ｂ１对合金性能的影响优于ＡｌＴｉ５,当ＺＬ１０８合金中Ｔｉ的质量分数为０．３０％～０．３５％,ｗ（Ｂ）约为０．０７％时,合金的抗拉强度提高,伸长率明显提高,合金晶粒得到细化。     

电磁搅拌对Al-5Ti-B中间合金组织及细化效果的影响

研究了电磁搅拌对Al-5Ti-B中间合金组织、成分及细化效果的影响,并在不同的温度下利用DSC对Al-5Ti-B中间合金及其细化后的纯铝的凝固和熔化过程进行了差热分析。分析了两组合金中Ti Al_3及Ti B_2的相变过程,并在此基础上提出可能的晶粒细化机理。结果表明:在浇注前对熔体施加电流为220 A的电磁搅拌10 min,可使熔体的洁净度大幅提升,并且使Al-5Ti-B中间合金的Ti B_2相均匀分布于Al基体上,在此工艺条件下制备的Al-5Ti-B中间合金可将纯铝晶粒细化至390μm左右。Al-5Ti-B中间合金以2℃/min凝固时发生了包晶反应;而Al-5Ti-B中间合金细化后的纯铝在相同温度下凝固时,没有发生包晶反应。合金熔体中的Ti浓度低于0.15%时,即使在平衡状态下凝固也不能发生包晶反应,即包晶反应由冷却速度和Ti浓度共同决定。     

Al-5Ti-1B中间合金对铸造Al-10Mg合金的细化行为

在铸造Al-10Mg合金中添加Al-5Ti-1B中间合金,观察合金的金相组织,测试其显微硬度.结果表明:Al-5Ti-1B对Al-10Mg合金有良好的细化效果,在加入量达到0.1%时,合金平均晶粒尺寸由650 μm变为62μm;随着保温时间的增加,细化效果有所衰退;Al-5Ti-1B的加入使合金的显微硬度提高了近10%.     

中间合金铝晶粒细化剂Al-Ti-B-RE的研究

采用普通熔铸法制备Al-Ti-B-RE中间合金细化剂,并就稀土元素、保温温度、过热温度对合金组织及细化效果的影响进行研究。结果表明:稀土元素对TiAl晶粒大小、形貌及分布影响明显,增大了铝熔体与TiB2之间的湿润角,提高细化效果,而静置温度和过热温度的影响较小。     

快速凝固Al—4Cr—4Zr—2Ti合金的时效特性

利用透射电镜观察了Al-4Cr-4Zr-2Ti（原子百分比）合金的显微组织,并测定了相应的显微硬度。结果表明：快凝合金在400℃,4h时效达到峰值硬度,Hv达2420MPa,此时的析出相为Al13Cr2和与基体共格的亚稳相Ll2-Al3Zr。合金经400℃,96h时效后的显微硬度与急冷态硬度和峰值硬度相比仅分别下降10％和14％。而500℃,4h时效后,由于Ll2-Al3Zr转变为DO23－Al3Zr并且析出相粗化,导致合金硬度急剧下降。     

Processing Effects on Grain Refinement of AZ31 Magnesium Alloy Treated with a Commercial Al-10Sr Master Alloy

The effects of Sr amount and melt holding time on the grain refinement of AZ31 magnesium alloy treated with a commercial Al-10Sr master alloy are investigated. The effects of solutionizing, rolling, and remelting of commercial Al-10Sr master alloy on the grain refinement of AZ31 magnesium alloy are also investigated. An increase in Sr amount from 0.01 to 0.1 wt.% or melt holding time from 20 to 80 min causes the grain size of AZ31 alloy treated with the commercial Al-10Sr master alloy to gradually decrease. In addition, the solutionizing, rolling, or remelting of commercial Al-10Sr master alloy can improve the refinement efficiency of the master alloy to AZ31 alloy, and the improvement resulting from the remelting is best obvious, followed by rolling and solutionizing, respectively.     

电解低钛铝制备Al-9%Si合金的晶粒细化

分别以纯铝和电解低钛铝为母材制备Al-9%Si合金,对Al-5%Ti、Al-5%Ti-1%B和Al-4%B中间合金对纯铝制备合金的晶粒细化效果与Al-4%B对电解低钛铝制备合金的晶粒细化效果进行了对比试验研究。结果表明:Al-5%Ti-1%B中间合金的细化效果明显优于Al-5%Ti中间合金,向电解低钛铝制备的Al-9%Si合金中按51∶钛硼质量比添加Al-4%B中间合金,可获得比Al-5%Ti-1%B中间合金更好的细化效果;在硼添加量较低时,细化效果也优于Al-4%B细化纯铝制备合金。对试验结果进行了讨论,对铝硅合金的细化机理进行了分析。     

AlTiC中间合金对AlMg10合金的晶粒细化行为

研究了自制的Al-5Ti-0.25C中间合金对AlMg10合金的细化效应.结果表明,Al-5Ti-0.25C中间合金对AlMg10合金有良好的细化效果.当加入中间合金的质量分数达到0.2%,在670℃的浇注温度下保温5 min时,AlMg10合金平均晶粒尺寸由650μm变为71μm,综合细化效果达到最好.