浅谈Al-Ti-C与Al-Ti-B细化剂对7050合金铸锭的影响

7050铝合金大量应用于航空航天结构件,在生产过程中熔铸工序的铸锭组织对最终产品质量有决定性影响。为了解不同晶粒细化剂对7050合金铸锭组织的影响规律,采用金相显微镜、扫描电镜等检测手段,分析了Al-Ti-C与Al-Ti-B两种细化剂对7050合金铸锭低倍晶粒度、显微疏松以及显微组织的影响。结果表明:Al-Ti-B在线细化能力优于Al-Ti-C;Al-Ti-C在线细化铸锭的显微疏松尺寸稍低于Al-Ti-B在线细化的铸锭;Al-Ti-B在线细化铸锭的富铁相呈针状形貌,而Al-Ti-C在线细化铸锭的富铁相形貌主要呈块状形貌。

Al-Ti-C-B中间合金晶粒细化行为的研究

对Al-Ti-C-B中间合金的微观组织和细化行为进行了研究。研究结果表明,Al-Ti-C-B中间合金细化纯铝的能力优于Al-5Ti-0.4C,且抗衰退能力强。分析认为,Al-Ti-C-B中间合金的细化性能与其中多种粒子团内部各粒子间的物理化学作用有关。

Al-Ti-C中间合金细化剂的组织及其细化性能

以一种新方法在低温、低搅拌条件下成功地制备了几种成分的 ＡＩ－Ｔｉ－Ｃ中间合金，并采用 Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）、扫描电镜（ＳＥＭ）和能谱分析（ＥＤＳ）等手段对中间合金的相组成和显微组织进行了综合分析．结果表明，Ａｌ－Ｔｉ－Ｃ中间合金中的第二相粒子为块状 Ａｌ_３Ｔｉ和亚微米尺寸的非整比化合物 ＴｉＣ_ｘ，其中ｘ在 ０．４９—０．７８之间不等．细化结果表明，Ａｌ－Ｔｉ－Ｃ对工业纯铝具有良好的晶粒细化效果，细化组织的晶粒核心为Ｔｉ，Ｃ化合物粒子．

Al-Ti-C与Al-Ti-B晶粒细化剂的Zr中毒机理

通过采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)等对Al-Ti-Zr-C与Al-Ti-Zr-B试验合金中Al3Zr、Al3Ti、TiC或TiB2等第二相粒子结合情况的观察,研究晶粒细化剂的Zr中毒机理。结果表明:两种实验铝合金的凝固组织中Al3Zr均容易与Al3Ti结合形成聚积体,从而抑制了Al3Ti异质形核、细化晶粒的作用,出现所谓晶粒细化剂的Zr中毒现象;而TiC、TiB2粒子基本不与Al3Zr结合,但受Al3Zr的影响出现了团聚现象。根据边-边匹配晶体学模型(E2EM)计算表明:Al3Zr与Al3Ti、α-Ti具有多种可能的共格位向关系,而与TiC/TiB2粒子均只有一种可能的共格位向关系。母相-新相的共格位向关系的多少可作为晶粒细化剂设计的晶体学理论参考。

Al-Ti-C中间合金对Mg-Al合金的晶粒细化作用

制备了一种用于Mg Al合金晶粒细化的Al Ti C中间合金。发现该Al Ti C中间合金可以有效地细化镁合金的晶粒 ,细化后的AZ6 1合金的抗腐蚀性能大大提高。分析认为 ,Al Ti C中间合金中起晶粒细化作用的是Al4 C3和TiC的复合相。

铝热反应制备Al-Ti-C中间合金的研究

铝热反应是工业生产实践中制备Al Ti及Al Ti系中间合金的重要理论基础。本文利用X射线衍射相分析、扫描电镜(SEM )、能谱 (EDS)分析以及化学分析等方法对铝热反应法制备Al Ti C中间合金的过程进行了研究 ,结果表明反应初期非常剧烈 ,后期达到平衡。铝热反应由 3个具体的反应构成。反应初期 ,生成了TiAl3,并出现了TiC以及亚稳态的TiAl9相 ;反应后期TiAl9相消失 ,出现了少量Al4 C3 与TiAl3 和TiC同时存在。本文的研究结果对于进一步改进Al Ti

Al-Ti-C系中TiC形成的热力学与动力学研究

研究了在用熔体反应法制备Ａｌ－Ｔｉ－Ｃ中间合金过程中ＴｉＣ形成的热力学与动力学．实验结果表明：在８５０℃的Ａｌ熔体中，石墨颗粒周围的 Ｋ２ＴｉＦ６与 Ａｌ发生剧烈的化学反应放出大量的热，在熔体中形成大量的局部高温微区．在这些高温微区内，熔体中的 Ｔｉ或 ＴｉＡ１３达到了与 Ｃ形成 ＴｉＣ的热力学条件，从而在石墨颗粒周围生成大量 ＴｉＣ粒子．根据熔体化学反应的热力学条件，提出了 ８５０℃ 下在 Ａｌ－Ｔｉ－Ｃ中间合金中 ＴｉＣ形成的动力学模型。ＴｉＣ形成的最佳反应时间为 ３－５ ｍｉｎ，此时形成的 ＴｉＣ晶核最有效，制备的 Ａｌ－Ｔｉ－Ｃ中间合金细化效果最佳．

微量Mg、Si对Al-Ti-C中间合金晶粒细化效果的促进作用

研究结果表明 :微量的Mg和Si均能促进Al Ti C中间合金对工业纯铝和 60 63合金等铝合金的晶粒细化作用 ;在细化温度相同的条件下 ,与Si相比 ,Mg对Al Ti C中间合金细化效果具有更大的促进作用 ;微量的Mg可以抑制Al Ti C中间合金晶粒细化的“温度效应” ;铝熔体中同时存在微量的Mg和Si时Al Ti C中间合金的细化效果更好。初步探讨了这两种微量元素促进Al Ti C中间合金细化效果的机理。

Al-Ti-C中间合金的相组成及其细化特性

用专利方法制备出各种成分的Al Ti C中间合金作为铝及铝合金的晶粒细化剂。对该系列中间合金的组织和物相分析表明 :在制备中间合金过程中 ,C与Ti反应充分 ,生成TiC和TiAl3两种第二相 ,且TiAl3析出量取决于中间合金的Ti含量和Ti/C含量比。用于纯铝的晶粒细化试验表明 :与Al Ti B中间合金相比 ,Al Ti C中间合金的晶粒细化效率更高 ;Al Ti C中间合金只有在组织中TiC与TiAl3保持适当比例时 ,才能对纯铝产生良好的晶粒细化效果 ,不含TiAl3的Al Ti C中间合金的晶粒细化作用很微弱 ;用Al Ti C中间合金细化纯铝晶粒时 ,响应时间短 ,但衰退较快 ,且不能通过熔体搅拌法予以消除。分析和探讨了Al Ti C中间合金的晶粒细化机理 ,认为“碳化物理论”不能充分解释Al Ti C的晶粒细化机理 ,提出“Ti在TiC或TiAl3颗粒表面富集引发包晶反应”的晶粒细化机制。

机械活化对Al-Ti-C粉料合成反应激活能的影响

对经不同时间高能球磨的 Ａｌ－Ｔｉ－Ｃ粉料混合物，采用差热分析和 Ｘ射线衍射相结合的方法，确定合成反应过程中所发生的反应形式，并根据各反应峰的图形计算各反应的激活能．结果表明，高能球磨时间愈长，合成反应的激活能愈低，尤其是对于温度较低时所发生的合成反应。

两种Al-Ti-C中间合金的组织和细化效果比较

选取美国某厂生产的Al Ti C中间合金与自制的Al Ti C中间合金做原料 ,通过扫描电镜和X 射线衍射分析及细化试验对Al Ti C中间合金的组织分布、相组成和细化效果进行了比较分析。结果表明 ,两种合金的组织中都有较多的细小TiC颗粒 ,其晶粒平均尺寸为 0 .3～ 1.5 μm ,并且自制的Al Ti

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。

反应放热法合成Al-Ti-C晶粒细化剂研究

以Al,Ti,C粉末为原料 ,在Al熔体中通过粉末间的强烈放热反应合成了AlTi5C 0 .2晶粒细化剂 ,并采用OM ,XRD和SEM等分析手段 ,研究了中间合金的反应合成过程、TiC粒子的形成机制及其细化特性。结果表明 :在 670℃时 ,Ti(s)与Al(l)发生强烈的放热反应 ,在Al熔体中形成块状TiAl3粒子 ;反应释放的热量使反应区升温 ,TiAl3(s)粒子溶解于Al熔体中形成活性Ti,Ti通过扩散至C颗粒表面并与之反应形成TiC粒子 ,并呈现聚集形态 ;随保温时间的延长 ,TiAl3 粒子由块状向针片状转变 ,TiC粒子的簇状分布特征明显增强 。

Al-Ti-C中间合金晶粒细化剂的合成及其细化晶粒作用

根据液体蒸气压与温度遵从克劳修斯克莱贝龙方程的原理，找到了制备ＡｌＴｉＣ中间合金的一种新工艺。合成的ＡｌＴｉＣ中间合金含有大量细小的ＴｉＣ相及少量粗大的条状Ａｌ３Ｔｉ相，它具有优异的细化αＡｌ晶粒的性能。ＴｉＣ相质点团是αＡｌ有效的异质结晶核心。

Al-Ti-C晶粒细化剂对工业纯铝的晶粒细化

采用自制的Al Ti C晶粒细化剂 ,检验了Al Ti C晶粒细化剂对工业纯铝的晶粒细化能力 ,研究了Al Ti C的含碳量、添加量、保温时间、浇注温度等对工业纯铝晶粒细化效果的影响。结果表明 ,对于工业纯铝添加质量分数为 0 .2 %的Al 5 .14Ti 0 .3C晶粒细化剂 ,在 72 5℃的铸造温度下保温 2 .5min ,所得的铸锭晶粒细化效果最好。

变形处理对Al-Ti-C中间合金的影响

研究了变形处理对 Al- Ti- C中间合金细化效果的影响。研究表明 ,采用不同的变形手段对 Al- Ti- C中间合金变形以后 ,其细化效果明显下降 ,而且随变形量的增加 ,细化效果下降愈严重。作者分析了变形后 Al- Ti- C中间合金的微观组织 ,发现变形后 Ti Al3相呈断裂状态 ,而且在 Ti Al3相内部分布的 Ti C颗粒与其分离开来。作者认为这是造成 Al-Ti-

重熔工艺对Al-Ti-C晶粒细化剂组织的影响

采用Lasertec1LMH21共焦扫描激光显微镜和光学显微镜,观察了Al-Ti-C晶粒细化剂在加热熔化过程中的组织变化与凝固后的组织。结果发现,在加热过程中,Al-Ti-C细化剂中Al基体首先熔化,随后片状Ti Al3和TiC相成为游离相,然后被熔断、破碎成细小的新质点,其破碎程度随着保温时间的延长与熔化温度的升高而加剧。重熔工艺可有效改善Ti Al3和TiC晶粒的形貌,低温对Ti Al3相的形貌影响较大,高温对TiC相的形貌影响较大。

高能球磨对Al-Ti-C粉料混合物粒度和组织的影响

随着高能球磨时间的增加 ,Al,Ti和 C粉料混合物颗粒的尺寸不断细化 ,各元素的分布也愈均匀 ,并且粉料相互团聚成团聚体。颗粒内的晶粒也不断细化 ,晶粒畸变 ,晶体内部缺陷增多 ;球磨一定时间后 ,形成纳米晶 ,甚至产生非晶组织。这些因素都有助于扩散 。

Al-Ti-C对6063铝合金晶粒细化的影响与机理分析

从两个方面研究了Al-Ti-C添加剂对6063铝合金铸态组织的细化作用。结果表明,Al-Ti-C细化剂本身的化学成分及铝合金中Si元素含量对细化效果均有显著影响。机理分析表明,TiC形核颗粒的稳定性与Ti、Si元素的含量存在密切关系,合理选择铝钛碳的种类、适当调整Si元素的含量均能改善合金的铸态组织。

稀土氧化物Ce_2O_3制备Al-Ti-C-RE的热力学分析

采用SEM、EDS和DSC等方法研究稀土氧化物对采用氟盐法制备Al-Ti-C-RE的热力学影响。结果表明:Al与K2TiF6发生铝热放热反应生成TiA13及部分游离态[Ti],在铝热反应的作用下,稀土氧化物Ce2O3与C发生碳热反应,生成大量的CeC2,该相与游离态[Ti]易反应生成TiC和原子态[Ce],反应生成的[Ce]为表面活性元素,吸附在TiA13相上形成Al2Ti20Ce。DSC分析结果表明,添加稀土氧化物Ce2O3可在1 120℃左右自发产生碳热反应。因此,在铝热反应的基础上,利用稀土氧化物与石墨粉之间的碳热反应,不仅可以降低制备Al-Ti-C-RE细化剂的反应温度,同时还可提高C与铝熔体的润湿性,促进TiC粒子的生成。