高纯Al-Ti中间合金的制备工艺研究及应用

Al-Ti中间合金是一种铝加工行业应用广泛的中间合金。本文以海绵钛为原料,采用金属熔配法制备Al-Ti中间合金,借助金相显微镜、扫描电镜等分析手段研究了制备的Al-Ti中间合金中TiAl3相的含量、形貌和显微组织。同时,本文还分析了Al-Ti中间合金的合成机理,结果表明当反应温度为1100~1200℃,以海绵钛为原料可以制备出富含TiAl3相的Al-Ti中间合金,TiAl3相均匀分布,绝大多数以长条状、针状分布于铝基体中。

Al-Ti和Al-Ti-C中间合金对消失模铸造AZ91镁合金显微组织的影响

A l-Ti和A l-Ti-C中间合金对消失模铸造AZ91镁合金组织的试验研究表明,与常用变质剂C2C l6相比,加入A l-Ti和A l-Ti-C中间合金对消失模铸造AZ91镁合金具有更好的组织细化效果和更高的力学性能,而加入A l-Ti-C中间合金的作用效果最佳。A l-Ti-C及A l-Ti中间合金的加入提高了共晶反应的离异化程度,晶界上的β相由连续网状变为不连续块状和孤立的粒状结构且分布均匀。A l-Ti-C中间合金对消失模铸造AZ91镁合金晶粒细化是其晶粒生长抑制作用和引入形核质点综合作用的结果。

引燃模式对自蔓延高温合成Al-Ti-C中间合金的影响

利用Al、Ti、C粉末原料,采用自蔓延高温合成技术(SHS)合成了Al-Ti-C中间合金晶粒细化剂。借助X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)研究了引燃模式对自蔓延高温合成反应过程及合成产物组织形态的影响。结果表明:两种引燃模式下自蔓延高温合成的Al-Ti-C中间合金由Al、Al3Ti和TiC组成,引燃模式对Al-Ti-C的组织形貌产生重要影响,自蔓延模式下燃烧温度低,合成产物中的第二相粒子细小分散,而热爆模式下燃烧温度高,Al3Ti、TiC长大聚集,影响其晶粒细化性能。

Al-Ti-C中间合金制备方法及细化机理研究现状

系统综述Al-Ti-C中间合金制备方法的研究现状。对已提出的Al-Ti-C中间合金细化机理进行了分析和讨论,但迄今还没有一种观点和理论能够完全解释所有的晶粒细化现象和细化行为。认为对于Al-Ti-C中间合金的制备和细化机理研究有待于进一步改进和探索。

Al-Ti-C-Y中间合金对AM50镁合金组织和力学性能的影响

采用自蔓延+熔铸法制备了Al-Ti-C-Y中间合金,并利用各种测试方法研究了Al-Ti-C-Y中间合金对AM50合金的显微组织和力学性能的影响。结果表明:Al-Ti-C-Y中间合金的主要相组成为Ti Al3,TiC,Al Y3和α-Al,对AM50镁合金具有明显的细化效果。中间合金添加量为1.0%时,细化效果最佳,α-Mg枝晶明显碎化,平均晶粒尺寸由原来的约500μm降低到约240μm,冲击韧度达到峰值25.17 Jcm-2,比原AM50镁合金的冲击韧度提高了17.1%。

Al-Ti-C中间合金对纯镁的细化效果研究

采用不同Ti/C比制备Al-Ti-C中间合金晶粒细化剂,检验其对纯镁的细化效果,并通过光学显微镜(OM)等手段研究了不同相组成的中间合金对纯镁的细化效果的影响。结果表明:Ti/C比分别为8、4、3和2时,Al-Ti-C中间合金的相组成不同,其中Ti/C比小于4时,相组成为TiC,Al4C3和α-Al基体;含有Al4C3的中间合金对α-Mg晶粒的细化效果优异,添加量为0.4%的Al-Ti-C对纯镁的细化效果明显;在其它工艺条件不变的前提下,纯镁的最佳细化参数为Ti/C比3,添加量0.6%。

电解法和铝热法Al-Ti-C中间合金的显微组织研究

由于C元素与铝熔体难浸润,很难形成合金化的A1-Ti-C。提出了电解法制取A1-Ti-C中间合金的新工艺,旨在探索一种性能稳定、成本较低的Al-Ti-C合金化工艺。结果表明,电解法制备的中间合金C的吸收率明显提高,是相同工艺条件下铝热还原法的1.2倍,解决了C、Ti与铝熔体浸润难的问题;同时在合金中形成了数量更多、分布更均匀的TiC颗粒,明显改善了细化剂的细化效果。

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。

辐照参数对激光引燃自蔓延合成Al-Ti-C中间合金的影响

采用激光引燃自蔓延高温合成技术制备Al-Ti-C中间合金,研究了改变激光辐照参数对合成Al-Ti-C中间合金显微组织结构的影响,并用所制备的中间合金对工业纯铝进行细化试验。结果表明:激光辐照时间为1.0s、功率控制在1000W时,制备的Al-Ti-C中间合金生成TiAl3和TiC粒子弥散分布、TiAl3直径在1.5μm左右,TiC粒子直径为1μm。向工业纯铝中加入0.1%的Al-Ti-C中间合金具有最佳的细化效果,细化后晶粒的尺寸为120μm。

Al-Ti-C 晶粒细化用中间合金的最新进展

对Ａｌ－Ｔｉ－Ｃ晶粒细化用中间合金按Ｔｉ／Ｃ比值归纳成５／１、２０／１和３００／１三种类型进行了评述。认为Ｔｉ／Ｃ比值为２０／１的合金，例如Ａｌ－５％Ｔｉ－０２５％Ｃ和Ａｌ－３％Ｔｉ－０１５％Ｃ中间合金为显微组织纯净度与晶粒细化性能的最佳折衷选择。新一代工业用Ａｌ－Ｔｉ－Ｃ中间合金已问世，并在美国铝业公司生产铝合金连铸板材和ＤＣ铸锭时成功地使用了两年。其ＴｉＣ粒子尺寸小于１μｍ，其体积分数比５／１或３／１ＴｉＢＡｌ中ＴｉＢ２的少５０％，显示了较小的聚集倾向，并对Ｚｒ或Ｃｒ中毒有免疫力。

用ICP-AES法快速测定Al-Ti中间合金和AlTiB晶粒细化剂中的Ti含量

建立了一种快速测定Al-Ti中间合金、AlTiB晶粒细化剂中Ti元素含量的分析方法。采用铝基体进行匹配,通过与分光光度法进行对比试验。结果表明,本方法可以达到快速测定Ti含量的目的。两种方法的绝对误差和相对误差均在允差范围内。

Mg-Al_4C_3中间合金在AZ91D镁合金中的细化效果及机理

采用SEM、EDS和XRD等测试手段研究粉末原位合成法制备的Mg-50%Al4C3中间合金对AZ91D镁合金显微组织的细化效果。结果表明:中间合金的加入可显著细化AZ91D镁合金的α-Mg晶粒。当Al4C3的含量为1.0%时,α-Mg晶粒的尺寸由基体合金的142.9μm降至63.2μm,降低幅度约为56%,且共晶组织形貌发生明显改变,由完全离异的骨骼状β共晶组织和共生生长层片状α+β共晶组织转变为蜂窝状的α+β部分离异共晶组织,同时β相的尺寸变小、分布更趋弥散。通过能谱分析、面错配度计算及差热分析,证实Al4C3可成为初生α-Mg晶粒的良好异质核心。此外,显微组织的细化导致合金力学性能的提高。

铝热还原法制备Al-Ti中间合金

在温度为1150～1300℃的冰晶石熔体中,以TiO2为原料、Al为还原剂,制得了含Ti为7.83%～11.80%(质量百分数)的Al-Ti中间合金。讨论了温度、Al2O3加入量及搅拌等参数对Al-Ti合金中Ti含量的影响。研究发现,在石墨坩埚内还原的Al-Ti中间合金,Ti主要以TiAl3和TiC的形式存在;冰晶石熔体中TiO2的添加量相对于金属Al过剩时,会产生爬壁现象。

Mg-Al_4C_3中间合金的原位合成研究

基于热力学计算,借助差热分析(DTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS),研究了原位合成Mg-Al4C3中间合金的组织与结构。结果表明,采用Mg-Al-C三元体系,在合成温度和保温时间分别不小于700℃和1h条件下,可成功制备Mg-Al4C3中间合金。此外,探讨了Al4C3的形成机制。

Al-Ti_5-B中间合金制备中加Zr对其细化能力的影响

在以K2TiF6、KBF4和工业纯铝为原料制备Al-Ti5-B中间合金过程中加入微量Zr,对比分析了不加Zr、锆加入量为0.1%和0.2%时的Al-Ti5-B中间合金对工业纯铝的细化效果;同时选用了2种加入方式,即在氟盐加入前和加入后分别加入Zr。结果表明,在Al-Ti5-B中间合金制备过程中加入Zr有利于提高其细化作用,特别是在K2TiF6和KBF4加入之前加入Zr时;而Zr加入量不同对改善细化效果不明显。

C与Al-Ti合金的浸润与反应

Al- Ti- C中间合金是近十几年来发展起来的一种较好的铝晶粒细化剂 .但由于液态铝与石墨的浸润性很差 ,Al- Ti- C中间合金的生产很困难 .通过石墨预热、搅拌等方法向 Al- Ti合金熔液中加入石墨粉 ,使 C进入 Al合金并与 Ti反应是可行的 .SEM与 TEM研究结果表明了 Ti与 C反应的全过程 ,Ti与 C反应的产物是 Ti

Ce和Mg-Al_4C_3中间合金细化AZ31B镁合金的组织

采用SEM、EDS和XRD等测试手段,研究稀土元素Ce和Mg-50Al4C3中间合金对AZ31B镁合金显微组织的细化效果。结果表明,加入0.5%的Al4C3可显著细化AZ31B镁合金的枝晶组织和晶粒尺寸;添加0.5%的Al4C3和0.3%的Ce使合金的枝晶组织和晶粒尺寸进一步细化,α-Mg的平均晶粒尺寸由基体合金的280μm降至约50μm,同时,β相由连续网状转变为不连续的网状和细小的粒状,且产生新相Al4Ce。通过能谱分析及面错配度计算证实,Al4C3可作为初生α-Mg晶粒的良好异质核心。加入稀土元素Ce引起合金成分过冷的增加,从而能够激活固/液界面前沿潜在的Al4C3形核,提高Al4C3的形核率。

Mg-Al_4C_3中间合金对AZ31B镁合金组织的细化

采用SEM、EDS和XRD等测试手段研究Mg-50%Al4C3中间合金对AZ31B镁合金显微组织的细化效果。研究结果表明,中间合金的加入可显著细化AZ31B镁合金的枝晶组织和晶粒尺寸。当Al4C3的加入量为0.9%时,α-Mg晶粒的平均尺寸由基体合金的280μm降至约53μm。β相由连续网状转变为不连续的网状和细小弥散的粒状。通过能谱分析及面错配度计算证实,Al4C3可成为初生α-Mg晶粒的良好异质核心。

中间层对Ni-Cr-W高温合金扩散连接界面组织的影响

为研究新型Ni-Cr-W合金的扩散连接界面组织特征,采用Cu、Ni、Cu/Ni/Cu箔作中间层,在950℃、30 MPa、45 min条件下利用真空扩散连接技术对此合金进行了焊接,并与直接扩散连接形成对比,分析了不同中间层材料对新型Ni基合金扩散连接界面显微组织及元素扩散浓度分布的影响.结果表明:直接扩散连接接头处存在明显的孔洞及二次碳化物M23C6,阻碍了元素的充分扩散,连接界面质量较差;采用Cu箔中间层时,界面连接良好且形成了厚度为1.3μm的反应层;以Ni箔作中间层时,扩散界面连接良好但无明显反应层存在;而以Cu/Ni/Cu作中间层时,Ni-Cr-W/Cu界面上有较薄反应层生成,Cu/Ni界面则形成厚度达9μm的无限固溶体层,对比分析表明,高温合金晶界处M23C6的大量析出严重阻碍了Cu原子的扩散.

熔铸法制备Al-Ti-C(石墨烯)细化剂及其对Al-6Mg合金力学性能的影响

采用石墨烯、工业纯铝和海绵钛在中频感应炉中熔炼制备了Al-5Ti和Al-5Ti-0.3C铝合金晶粒细化剂(石墨烯进行了粗化处理),通过金相显微镜,扫描电镜,X射线衍射仪,能谱仪和万能拉伸试验机研究了该晶粒细化剂的显微组织及其对Al-6Mg合金的细化效果。结果表明,两种晶粒细化剂均主要由Al相和Al3Ti相组成,在Al-5Ti-0.3C晶粒细化剂的Al基体中含有一定量的碳。两种细化剂分别加入到Al-6Mg合金中,Al-5Ti-0.3C细化效果明显优于Al-5Ti细化剂的。加入质量分数为1%的Al-5Ti-0.3C的细化剂,显著提升了Al-6Mg合金的综合力学性能,抗拉强度和屈服强度分别达到203 N/mm^2和128 N/mm^2,伸长率和断面收缩率分别为11%和15.29%。用石墨烯做碳材料制备Al-5Ti-0.3C晶粒细化剂,其细化机制有待于深入和系统的研究。