镧对Al-Ti-C晶粒细化剂显微组织与细化性能的影响

采用自蔓延＋熔铸法制备Al-Ti-C晶粒细化剂。通过光学显微镜（OM）、透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和能谱分析（EDS）等手段，研究了稀土镧对晶粒细化剂的组织结构和细化性能的影响。结果表明：镧极大地提高了石墨在铝熔体中的润湿性；镧的加入改变了TiAl3和TiC的形貌、数量和分布，使块状TiAl3和非团簇状TiC均匀分布在α—Al基体上，从而对工业纯铝产生优异的晶粒细化效果。

Al-Ti-C晶粒细化剂的形核与衰减机理研究

通过SEM、XRD、EPA等分析手段,研究了液固反应法制备的AlTiC晶粒细化剂中间合金的组织特征,并结合热力学分析探讨了TiC粒子的形核与衰减机制。试验结果表明:TiC的形核机理是Ti原子以某种机制扩散至TiC粒子的表面形成富Ti层,并接近TiAl3的成分,在凝固过程中TiAl3与周围Al液发生包晶反应形成αAl;保温过程由于C从TiC向Al熔体中的扩散,使其稳定性降低及TiC向Al4C3转化,使αAl晶格失配是细化效果衰减的主要原因。

温度对制备Al-Ti-C晶粒细化剂的影响

采用石墨粉加入到Al Ti合金中的方法来制备Al Ti C晶粒细化剂。采用扫描电镜和透射电镜观察了Al Ti C合金的微观形貌 ,采用X射线衍射装置检测了Al Ti C合金中的相组成。结果表明 ,在制备Al Ti C合金过程中 ,温度低于 12 73K先生成TiC粒子 ,随着保温时间的延长TiC转变成为Al4C3 ;但温度升高到 15 73K以上时 ,Al4C3 会分解重生成TiC。

铝硅合金晶粒细化剂Al-Ti-C-P的研制

采用自蔓延+熔铸法制备了Al-Ti-C-P晶粒细化剂,探讨了其对共晶铝硅合金的变质效果。通过扫描电镜(SEM)、光学显微镜(OM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等手段,研究了Al-Ti-C-P晶粒细化剂的显微组织。结果表明:Al-Ti-C-P晶粒细化剂的主要相组成为TiAl3、TiC、AlP,对共晶铝硅合金具有优良的变质效果。晶粒细化剂中的TiAl3和TiC颗粒促进了AlP对共晶铝硅合金的变质效果。

Al-Ti-C晶粒细化剂的细化机理试验研究

通过SEM分析手段,研究了液固反应法制备的Al-Ti-C晶粒细化剂的组织特征,并通过不同Ti/C的Al-Ti-C晶粒细化剂的细化效果比较,确定Al-Ti-C合金的最佳成分范围;分析了Al熔体凝固过程的形核过冷度、以及α-Al形核与长大驱动力,探讨了凝固过程中α-Al细化机制。结果表明:细化效果决定于TiC的数量、形核活性及晶粒生长限制因子的综合作用。

Al-Ti-C晶粒细化剂的连续铸挤组织与细化性能

采用液固反应法制备了Al-Ti-C中间合金,由常规铸造及连续铸挤成形,获得了不同组织形态的晶粒细化剂,并通过细化纯铝试验,研究了晶粒细化剂的组织形态与其细化效果间的关系。结果表明:熔体连续铸挤成形过程,对熔体的强烈剪切与热扰动作用,可分散细化TiAl3,使TiC粒子呈弥散分布,显著提高AlTi5C 0.25合金的组织细化活性,经连续铸挤成形的Al-Ti-C晶粒细化剂,特别适于对铝箔制品的细化处理。

Al5Ti1B晶粒细化剂对超薄铝箔质量的影响

研究了国内、外Al5Ti1B中间合金对超薄铝箔质量的影响,得出了Al5Ti1B细化剂对超薄铝箔的针孔、成品率等有明显影响。添加国产、进口Al5Ti1B中间合金对超薄铝箔坯料质量的提高都起到良好的效果,国产Al5Ti1B比进口Al5Ti1B中间合金对1235铝熔体细化效果更好。每生产1t 1235铝箔铸轧板坯料,在线连续添加的Al5Ti1B中间合金质量为3.15kg/t时,超薄铝箔的针孔数最少,成品率提高。

热爆法合成Al-Ti和Al-TiC晶粒细化剂及其晶粒细化效果

采用铝熔体热爆法直接合成了Al-Ti和Al-TiC两种晶粒细化剂,研究了这两种细化剂的相组成及对工业纯铝的晶粒细化效果。结果表明,合成的Al-Ti细化剂只含有第二相TiAl3相,Al-TiC细化剂只含有第二相TiC相,无其它杂相生成。TiC和TiAl3单独作为α-Al的形核相时,二者形核能力均较差,但TiC的形核、抗细化衰退能力优于TiAl3。当TiC和TiAl3共同作为α-Al的形核相时,其表现出较强的形核能力和抗晶粒细化衰退能力。这表明Al-Ti-C晶粒细化剂良好的细化效果离不开TiC和TiAl3的共同作用,适当的TiC和TiAl3组合是晶粒细化剂优良细化能力的保证。

国产与进口Al5Ti1B晶粒细化剂细化性能对比

研究国产和进口两种Al5Ti1B晶粒细化剂的微观组织,对比两种细化剂成分,及其对1×××铝合金的细化效果和对铝箔铸轧坯料力学性能的影响。研究结果表明:Ti、B含量较高的进口晶粒细化剂含有更多不规则颗粒状Ti Al3,更多弥散分布的Ti B2,Ti Al3颗粒大小为3μm^5μm,Ti B2颗粒细小、未发生团聚,从而能够给铝熔体提供更多的异质晶核,细化效果明显优于国产细化剂的。当进口细化剂添加量为3. 0 kg/t时,1×××铝合金铸轧坯料抗拉强度最高,铸轧坯料纵向、横向、45°方向的抗拉强度分别为106. 19 N/mm2、106. 88 N/mm2、104. 66 N/mm2。

Al-Ti-B晶粒细化剂微观组织对AA1050合金细化效果的影响

分析了两种Al-Ti-B晶粒细化剂的成分及微观组织,并在同等试验工艺、相同细化剂添加量的条件下,比较了两种Al-Ti-B丝晶粒细化剂对AA1050合金的细化效果。

Al—Sc—Zr晶粒细化剂

向变形铝合金中添加的晶粒细化剂多为Al—Ti-B合金，其次为A—Ti—C合金，还有用Al-Ti—Zr合金的，但用的量不多，也、不普遍，多用于细化2×××系及7×××系航空航天材料的组织。在Al—Sc—Zr三元素中可形Al3Sc、Al3Zr两个二元相，以及两个三元相Al3Sc0.6Zr0.4及Al3Zr0.8Se0.2。Sc及Zr在工业合金中的含量分别〈0．3％及0．15％，即它们的总含量〈0．45％，

回顾与展望全球铝产品产量及对晶粒细化剂的需求

在全世界生产的铝加工材与铸造铝产品中约有75%在铸造中需添加晶粒细化剂Al-Ti-B中间合金等以细化铸锭的枝晶与产品的晶粒组织,提高它们的性能。对2001～2010年全世界原铝、再生铝、铝加工材、铸造铝产量作了简明的回顾,对2011～2020年它们的产量作了预测,在此期间对晶粒细化剂的需求也作了预测,特别是对中国铝工业的晶粒细化剂需求作了较为精细的预测,2011年中国对晶粒细化剂的需求量61 kt,2015年的115 kt,2020年的可超过200 kt。中国当前生产的晶粒细化剂在产量与品质方面足以满足本国的需求。

成分对热爆法合成Al-Ti-C的组织及细化效果的影响

采用铝熔体热爆法合成8种成分配比的Al-Ti-C晶粒细化剂。研究了按不同成分的Al∶Ti∶C比值进行配料、铝熔体温度为710℃合成Al-Ti-C晶粒细化剂的相组成、Al3Ti和TiC的形态及对工业纯铝的细化效果。XRD分析结果表明:随着预制块的Ti/C比值由高于1.5转为低于1.5,合成的晶粒细化剂由Al3Ti和Al两相组成转为由Al3Ti、TiC和Al三相组成,表明预制块中的Ti/C比值对合成的晶粒细化剂主要物相的组成有很大影响;合成的细化剂中Al3Ti呈块状分布;预制块的Ti/C为3/2时(即Al∶Ti∶C=3∶3∶2)合成的晶粒细化剂在8组细化剂中的细化效果最佳。这表明TiC和Al3Ti相对量及形态的恰当组合是晶粒细化剂优良细化能力的保证。

热处理对Al-3%Ti-0.35%C细化剂组织的影响机制

研究热处理工艺对热爆法合成Al-3%Ti-0.35%C晶粒细化剂组织的影响机制。结果表明:Ti原子的扩散是控制热处理的主要因素之一;400℃时脱溶反应最先发生,经过大约6 h反应基本结束;当Al3Ti满足原子计量比时,其产物形态不发生改变,而当晶界以及Al3Ti产物中存在过剩的钛元素时,则细化剂的晶界及Al3Ti产物的周边区域会有条件地发生扩散反应;当在600℃连续保温12 h以上时,脱溶反应的Al3Ti产物重新溶解,晶界处的类共晶组织会消失,经扩散反应生成含Ti颗粒物质。TiC颗粒未见变化。经400℃保温2 h热处理的试样的细化效果最佳。

Mg-7Sm-4Al细化剂对Mg-6Al合金细化的研究

针对稀土化合物对Mg-Al合金的细化问题,通过向纯Mg中复合添加Al和Sm元素制得Mg-7Sm-4Al细化剂,研究了细化剂对Mg-6Al合金的细化效果,并设计了直接添加同等量Al和Sm的对照实验。讨论了这俩种添加方式对Mg-6Al合金晶粒尺寸的影响。实验结果表明:外添加Mg-7Sm-4Al细化剂可以很好的细化Mg-6Al合金。当Mg-7Sm-4Al细化剂的添加量质量分数为36.4%时,Mg-6Al合金的平均晶粒尺寸由原始的126.12μm细化到75.68μm。细化机制是Mg-7Sm-4Al中未溶解的Al2Sm颗粒起到了异质形核作用,溶解的Al和Sm元素的溶质效应,二者协同作用使合金细化。从直接添加Al和Sm的对照实验可以得出,添加质量分数为0.64%Sm会使Mg-6Al合金晶粒粗化,因为Sm元素具有去除氧化物杂质的作用,带走Mg-Al合金中富氧异质形核质点,降低形核率。当Sm的添加量达到质量分数的2.55%时,Sm和Al生成具有异质形核能力的Al_(2)Sm颗粒,使合金细化。

引燃模式对燃烧合成Al-Ti-C中间合金的组织细化性能影响

利用自蔓延燃烧合成技术制备用于铝及铝合金晶粒细化的Al-Ti-C中间合金时,在自蔓延(SHS)和热爆(TE)两种不同的燃烧模式下都能反应生成Al-Ti-C,通过XRD衍射分析发现两种引燃模式得到的Al-Ti-C均满足实现铝晶粒细化的前提条件,即含有Al3Ti和TiC相。同时,对燃烧产物Al-Ti-C进行微观组织形貌的观察,扫描电镜(SEM)分析表明,由于反应燃烧温度的不同,SHS模式下的产物其晶粒细小完整且能在Al基上分布均匀,而热爆模式下的产物有晶粒偏聚和烧结的现象出现,细化铝材时,热爆下的产物因为组织的偏聚烧结严重导致大量有效的细化因素沉淀,细化效果明显不如自蔓延产物。所以,从组织的细化性能出发,自蔓延模式更有利于燃烧合成Al-Ti-C中间合金的制备。

复合碳变质剂对AZ91D镁合金的晶粒细化作用

采用OM、SEM、EDS、XRD等研究复合变质剂组成对AZ91D镁合金铸态和固溶态组织的影响,并分析晶粒细化作用机理。结果表明,适当加入三元复合碳变质剂可使AZ91D镁合金的晶粒尺寸显著减小,在相同的实验条件下,当3种碳化物组分Mg CO3、Si C、C2Cl6的质量比为3:1:1时,能够获得最好的细化效果。一方面,Mg CO3、C2Cl6在熔体中分解出的C与Al发生原位反应,生成的大量Al4C3颗粒均匀分散到熔体中,直接成为α-Mg的形核核心;另一方面,在α-Mg晶体生长过程中部分细小的Al4C3颗粒与Si C颗粒一起被固液界面推移至晶界,起到阻碍晶体长大作用,使α-Mg晶粒得到有效细化。

温度对AlTiC中间合金内部组织及细化性能的影响

采用接触法来制备AlTiC中间合金.通过X-ray衍射和SEM扫描电镜及EDS能谱分析发现,随着温度的改变,TiC和Al3Ti粒子的形态和分布会发生相应的变化,而TiC和Al3Ti粒子的形态和分布的变化很大程度上影响着AlTiC中间合金的细化效果.研究结果表明:在800℃时,AlTiC中间合金对工业纯铝的细化效果最好.

合成温度对Al-5Zr-1.8B合金组织与细化能力的影响

以K2Zr F6、KBF4粉末和纯Al为原料,采用熔体反应法制备镁合金晶粒细化剂Al-5Zr-1.8B合金。利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等,研究了合成温度对Al-5Zr-1.8B合金的组织和晶粒细化能力的影响。结果表明,Al-5Zr-1.8B合金的细化能力随着合成温度的升高出现了先提高再降低的趋势,合成温度为850℃时合成的Al-5Zr-1.8B合金晶粒细化效果最好。添加0.6%的Al-5Zr-1.8B合金,AZ91D镁合金的晶粒被细化至108μm,抗拉强度和伸长率分别提高到204 MPa和3.94%,比未添加细化剂相比,AZ91D镁合金的晶粒尺寸下降了67.07%,抗拉强度和伸长率分别提高了31.61%和27.92%。晶粒细化机制可归结为Zr B2粒子作为α-Mg的异质形核核心。

Al-5Ti-0.25C-2RE对3003铝合金组织的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)等手段,研究了Al-5Ti-0.25C-2RE中间合金对3003铝合金铸态组织的影响。结果表明:Al-5Ti-0.25C-2RE中间合金能有效细化3003合金晶粒,0.5wt.%的添加量可将3003晶粒由1 729μm细化至172μm;Al-5Ti-0.25C-2RE中间合金对3003合金晶粒细化具有速效性和长效性,保温15 min时晶粒被细化至156μm,细化效果达到最佳;Al-5Ti-0.25C-2RE中间合金能有效将3003合金中长针状第二相变质成细小短杆状和颗粒状。