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。     

新型颗粒细化剂对A356铝合金铸态组织的细化效果

研究新型颗粒细化剂COVERAL MTS 1582对A356铝合金的细化效果。结果表明,经过COVERAL MTS 1582颗粒细化剂处理后,A356铝合金的铸态组织较添加传统细化剂Al-5Ti-B处理的二次枝晶间距(26.9μm)减小约23.8%。说明该新型颗粒细化剂对A356铝合金比Al-5Ti-B具有更显著的细化作用,同时,该新型颗粒细化剂的加入量低,可减少细化剂的使用量,且生成的铝渣含铝量少,降低处理成本。     

细化变质处理对铸造A356铝合金组织性能及共晶硅生长机制的影响

研究了采用新型Al-5Ti-1B-1RE中间合金和Al-10Sr中间合金对A356铝合金进行单一或复合细化变质处理后的组织、力学性能和共晶硅生长机制的影响。结果表明：单一细化变质处理中Al-5Ti-1B-1RE中间合金对A356铝合金中α-Al相有明显的细化作用,合金的强度和维氏硬度显著提高;Al-10Sr 中间合金对共晶硅有强的变质作用,合金的伸长率明显提高;而经复合细化变质处理后α-Al相形状和尺寸变得更均匀细小,晶界更清晰,共晶硅相几乎都转变成更弥散、更细小的纤维状,片层状共晶硅也几乎完全消失,共晶硅长度由铸态40-60 μm降低到1-2 μm之间,达到完全变质效果,其力学性能显著高于铸态、单一细化变质剂处理的A356铝合金。未细化变质的A356铝合金中的共晶Si的生长方式为典型的小平面台阶生长,复合细化变质处理的共晶硅以孪晶凹槽机制生长为主,小平面生长特征逐渐减弱直至消失。     

Al-5Ti-1B晶粒细化剂添加量和细化时间对铝合金细化效果的影响

通过Al-5Ti-1B晶粒细化剂的添加量和细化时间试验,分析了其不同添加量及不同细化时间对A356铝合金金相组织的影响。最后得出了较合适A356铝合金金相组织的Al-5Ti-1B晶粒细化剂添加量和细化时间。     

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.     

原位反应法制备Al-Ti-B-RE晶粒细化剂及其细化效果

以K2TiF6、KBF4、Al-10RE为添加物,采用原位反应法制备了Al-Ti-B-RE中间合金,通过正交法优化出各合金元素的合理配比,即5%Ti、1%B、0.5%RE,Ti元素的吸收率达92.4%。RE元素进入TiAl3相,阻碍其生长,TiAl3相以小块状为主,分布较均匀,增强细化效果。利用该细化剂对A356铝合金进行细化处理,其晶粒尺寸仅为经Al-5Ti-B处理过的晶粒的42.2%,枝晶间距明显缩小。     

含C细化剂和含Sr变质剂对A356铝合金组织的影响

在A356铝合金中分别加入自制的Al-5Ti-0.5C、Al-10Sr和Al-5Ti-0.5C-8Sr三种中间合金,利用SEM以及EDS等手段研究了其对A356铝合金组织的影响.结果表明,添加w(Al-5Ti-0.5C)=0.5%的A356铝合金的晶粒尺寸由1 720 μm减小到530 μm左右,但针片状共晶硅形貌基本没变化;添加w(Al-10Sr):0.4%的A356铝合金的晶粒尺寸减少至1 550 μm,共晶硅由原来的针片状变成了细小的纤维状或颗粒状;当添加w(Al-5Ti.0.5C-8Sr)0.5%后,A356铝合金的晶粒尺寸减小至210 μm,对共晶硅的变质效果与Al-10Sr的相当,Al-5Ti-0.5G-8Sr具有双重的细化和变质效果,没有出现Ti与Sr中毒现象.     

复合细化变质多元铝硅合金强化机制的研究

为改善力学性能,采用新型Al-5Ti-1B-1RE中间合金细化剂和Al-10Sr中间合金变质剂对铸态多元铝硅A356铝合金及在铸态A356铝合金中按一定比例添加Cu、Mn、Ti等元素组成的新型铝合金进行复合细化变质处理。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及能谱、透射电镜(TEM)和电子式万能试验机(CSS-44100)等技术对多元铝硅合金中的第二相粒子的形态分布特征及强化机制进行分析。结果表明：经复合细化变质处理的A356铝合金中的第二相粒子共晶硅相由粗大的片层状转变为典型的纤维状,在软韧相α-Al基体晶界处较均匀的析出,α-Al相晶粒尺寸显著变小,其强化机制主要是第二相粒子共晶硅Hall-Petch晶界细晶强化;在新型铝合金中除第二相粒子共晶硅外,还存在其它较弥散分布在晶界或晶内的第二相强化粒子,多种强化机制共同起作用,当分布在晶界上时,主要是Hall-Petch强化机制;当分布在晶内时,主要是Orowan强化机制,成为阻碍位错运动的有效障碍,起到强化作用。     

Al-5Ti-1B细化剂对7A04铝合金半固态凝固组织的影响

本文研究了Al-5Ti-1B细化剂的不同添加量对7A04铝合金半固态浆料组织及二次凝固组织的影响。结果表明：添加0.1%的Al-5Ti-1B细化剂可以明显细化和圆整化7A04铝合金半固态浆料的初生α-Al颗粒,在630℃下,其平均颗粒直径和圆整度分别为71μm和0.49;随着Al-5Ti-1B细化剂含量高于0.1%,细化效果增加不明显;随温度升高,颗粒尺寸减小但圆整度也变差;添加Al-5Ti-1B细化剂可以使7A04铝合金半固态凝固组织中的α₂颗粒细化并圆整,但对α₃颗粒的直径与圆整度无明显影响。     

Al-5Ti-1B细化剂对7A04铝合金凝固组织的影响

研究了Al-5Ti-1B细化剂的不同添加量对7A04铝合金半固态浆料组织及二次凝固组织的影响。结果表明:添加0.1%的Al-5Ti-1B细化剂可以明显细化和圆整化7A04铝合金半固态浆料的初生α-Al颗粒,在630℃下,其平均颗粒直径和圆整度分别为71μm和0.49;随着Al-5Ti-1B细化剂含量高于0.1%,细化效果增加不明显;随温度升高,颗粒尺寸减小但圆整度也变差;添加Al-5Ti-1B细化剂可以使7A04铝合金半固态凝固组织中的α_2颗粒细化并圆整,但对α_3颗粒的直径与圆整度无明显影响。     

制备工艺对Al-5Ti-0.25C-2RE组织及细化效果的影响

采用两种不同的RE添加工艺制备了Al-5Ti-0.25C-2RE细化剂,并利用光学显微镜(OM)和X射线衍射仪(XRD)等研究了Al-5Ti-0.25C-2RE显微组织及其对纯铝的细化效果.结果表明,两种制备工艺所得Al-5Ti-0.25C-2RE细化剂的组织均由α-Al基体、长条状TiAl3相、TiC颗粒、包裹状和不规则块状Ti2Al20Ce相组成.采用先加稀土工艺制备的Al-5Ti-0.25C-2RE细化剂由于稀土元素促进了TiC粒子形成并充分改善了TiAl3相的尺寸,在0.5%的添加量时比后加RE制备的细化剂获得了更加优异的细化效果.     

Ti、B、Sr、RE联合细化及变质对A356铝合金微观组织的影响

采用金相显微镜、SEM、EDAX等试验方法,研究添加Ti、B、Sr、RE元素细化及变质对A356铝合金显微组织的影响,得出RE的添加并未与合金中的Mg形成高Mg含量化合物,Mg的分布仍很均匀,同时含铁相得到细化;对于0.10%Ti细化的A356铝合金,RE的添加使二次枝晶间距明显减小;0.01%Ti与0.03%B联合细化对A356铝合金的细化作用明显优于0.10%Ti的细化作用,晶粒为细小等轴晶,且Al-Fe-Si-Mg、Al-Si-RE相得到明显的细化;Ti、B、Sr、RE联合细化及变质的合金获得了最佳的硅颗粒变质效果。     

Al-Ti-B-RE高效晶粒细化剂的成分优化设计

以K2TiF6、KBF4、Al-10RE为添加物,采用原位反应法制备了Al-Ti-B-RE中间合金,通过正交法优化出各合金元素的合理配比,即w（Ti）=5%、w（B）=1%、w（RE）=0.5%.此合金中的TiAl3相尺寸较小,以小块状为主,分布较均匀.利用该细化剂对A356铝合金进行细化处理,其晶粒尺寸仅为原始晶粒的25.7%,枝晶间距明显缩小,细化效果优于Al-5Ti-B中间合金.     

RE对Al-5Ti-0.25C细化性能的影响

采用光学显微镜(OM)和X射线衍射仪(XRD)等分析手段,研究了RE对Al-5Ti-0.25C细化性能的影响,并对其细化机制进行了分析探讨。结果表明,加入质量分数为0.5%的Al-5Ti-0.25C中间合金能将3003铝合金晶粒尺寸细化至403μm,而Al-5Ti-0.25C-2RE中间合金中由于RE元素的加入,w(Al-5Ti-0.25C-2RE)=0.5%的中间合金可将3003铝合金晶粒尺寸细化至172μm。RE元素能够促进TiC粒子和TiAl3相生成,并促进TiC粒子在基体中均匀弥散分布,改变TiAl3形貌,还能与熔体发生反应生成Ti2Al20Ce相。     

稀土对Al-3Ti-0.2C细化剂显微组织及细化性能的影响

采用海绵铁、石墨粉、混合稀土及工业纯铝制备了A1-3Ti-0.2C-IRE及AI-M-01C两种细化剂,并对工业纯铝进行了细化试验.利用X射线衍射仪(XRD)、带有能谱分析(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)及光学显微镜((0m),对细化剂的相组成和显微组织及细化后的组织进行了研究.结果表明,与AI-M-01C相比,Al-3T1A2CA RE中Tic粒子的数量增多,TiAl3相的尺寸减小,并生成了Ti班1求e相.在细化剂的制备过程中,稀土元素富集在石墨颗粒周围,清除石墨颗粒与熔体界面上的氧化膜,促进了Tic粒子的合成.同时部分Ti2Al20Ce相与石墨反应也生成Tic粒子.在工业纯铝中分别添加0.4%的两种细化剂后,AI-M-0.2C使晶粒尺寸细化到151μm,而Al-3Ti-0.2C-1RE可将其细化到107μm.     

新型晶粒细化剂在A356汽车轮毂铝合金中的应用研究

铝合金轮毂在铸造成型过程中由于受其形状及模具成型工艺的制约,致使其在不同部位的微观组织、力学性能具有很大程度的差异。有效的晶粒细化可以同时提高强度和伸长率,并减少铸造凝固过程的缺陷。基于对晶粒细化机理的理解,开发出新型铝合金晶粒细化剂用于A356铝合金的晶粒细化。实验结果表明,与Al5Ti1B细化剂相比,新型晶粒细化剂可以更为有效的细化A356合金,使其晶粒尺寸由600μm下降至300μm。经T6处理后,有效细化后A356合金的强度比Al5Ti1B细化的合金提高了13%,伸长率提高了23%。     

Al-Ti-B-Sr细化变质剂对A357铝合金组织和力学性能的影响

在A357铝合金熔体中分别加入自制的Al-5Ti-1B-9Sr、Al-5Ti-1B-10Sr和Al-5Ti-1B-11Sr细化变质剂,研究了这三种细化变质剂对A357铝合金显微组织和力学性能的影响。借助于扫描电镜(SEM)、电子探针X射线显微分析(EPMA)等技术分析了加入细化变质剂前后的A357铝合金的微观组织,并对加入细化变质剂前后A357铝合金进行拉伸力学性能试验。结果表明:向A357铝合金中分别添加质量分数0.2%的Al-5Ti-1B-9Sr、Al-5Ti-1B-10Sr和Al-5Ti-1B-11Sr细化变质剂,A357铝合金的抗拉强度分别达到309.18 N/mm2、328.06 N/mm2和314.61 N/mm2;向A357铝合金中分别添加质量分数0.1%,0.2%,0.3%和0.4%的Al-5Ti-1B-10Sr细化变质剂,A357铝合金的抗拉强度分别为326.91 N/mm2、328.06 N/mm2、324.70和296.89 N/mm2,伸长率分别为3.1%、6.4%、3.1%和0.2%。     

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1 729 μm细化至172 μm; Al-5Ti-0.25C-2RE中问合金对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.     

几种典型细化剂对A356合金的细化作用

研究了几种常用的Al-Ti-B、Al-Ti-C、Al-Ti和Al-3B细化剂微观组织及其对A356合金的细化效果。结果表明，对于4种Al-Ti-B细化剂，第二相的尺寸和分布对细化效果有一定影响，荷兰产Al-Ti-B细化剂Al3Ti尺寸小，TiB2呈弥散分布，细化后晶粒尺寸最小，在加入量（质量分数，下同）为0．2％，保温时间30min时，尺寸为500μm。对于不同系列晶粒细化剂，在加入量为0．2％和0．5％时，Al-Ti-B的细化效果均为最好。较快的凝固速度下，各种细化剂的细化效果无明显差别；凝固速度较慢时，Al-3B细化剂的细化效果较好。     

Al5Ti1B0.5RE中间合金在A356铝合金中的细化效果及RE的作用

探讨了Al5Ti1B0.5RE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,很快被分解释放出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,也增加了成核几率。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。