新一代Al-Ti-C晶粒细化剂的工业应用

最近的研究证明,AlTiC晶粒细化剂不存在与AlTiB中TiB2有关的缺点,TiC聚集倾向小和对锆、铬中毒免疫.介绍了研制的新型AlTiC晶粒细化剂的实验室试验和工业应用试验结果.对99.7%Al的实验室试验表明AlTiC的晶粒细化效果比进口AlTiB的好.在纯铝铸轧板的初步试用中也获得了良好的结果,在A356合金中已获得了工业应用.     

热爆法合成Al Ti C中间合金的工艺研究

采用热爆法来制备AlTiC中间合金,试验研究保温时间、配方及粉料粒度对制备中间合金的影响。通过X-ray衍射和SEM扫描电镜分析发现,随着保温时间的变化,TiC与TiAl3粒子的形态和分布会发生相应的变化。另外,在不同的配方和不同的粉料粒度下,TiC与TiAl3粒子的形态和分布也会发生相应的变化,而TiC与TiAl3粒子的形态和分布在很大程度上影响AlTiC中间合金的细化纯铝晶粒效果。研究结果表明,保温时间为10 min,Al∶Ti∶C(原子比)=5∶2∶1,碳粉料粒度为1 200目,钛粉500目时的细化晶粒的效果最好。     

TiN/Ti复合细化剂对工业纯铝细化效果的影响

利用高能球磨制备了一种金属钛包覆纳米TiN的复合晶粒细化剂(TiN/Ti),研究了该细化剂对工业纯铝的细化效果及其抗衰退性能.结果表明,TiN/Ti复合细化剂对工业纯铝具有良好的晶粒细化效果,当加入量仅为0.025％时,试样组织由粗大的柱状晶转变为等轴晶;当加入量为0.2％时,纯铝的晶粒平均尺寸为82μm.该细化剂在725℃铝液中保温30、60和120 min后,试样的晶粒尺寸分别为101、153和327 μm.相对纯钛粉,TiN/Ti细化剂表现出良好的抗衰退性能,其抗衰退性来源于金属钛包覆纳米TiN在铝液中的分散性和稳定性.     

Al-Ti-C-RE中间合金的制备及细化性能研究

以工业纯铝、Ti粉、石墨粉、富铈稀土为主要原料,制备了Al-5Ti-0.25C-2RE中间合金,并对纯铝进行了细化试验.通过光学显微镜、X射线衍射、扫描电镜以及能谱分析等方法,研究了该中间合金的微观组织和细化性能.结果表明:Al-5Ti-0.25C-2RE细化剂主要由α-Al基体、TiAl3、TiC、Al20Ti2Ce等相组成;稀土元素的加入促进了TiC的形成;细化剂最佳添加量为0.5wt％,保温120 min,此时细化剂都具有良好的细化效果.     

Al—Ti—C晶粒细化剂的实验研究

采用常规熔铸工艺制得了含碳0．09％－0．71％的Al－Ti－C晶粒细化剂,并对熔体化学反庆进行了热力学剖析。对Al－Ti－C中间合金的微观组织及TiC的尺寸与分布进行了X射线衍射、扫描电镜和光镜金相分析。研究了该细化剂对99．7％的纯铝的细化效果：当以块状加入AlTi5C0．2,加入后2min晶粒明显细化且保温2h细化效果无任何衰减,而以粉末形式加入时则细化效果很不明显。     

微量Cr、Mn、Zr、Ti、B元素对铸态AlZnMgCu合金的晶粒细化效果的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和能谱分析仪考察了Cr、Mn、Zr、Ti、B的联合加入对AlZnMgCu合金的晶粒细化效果。结果发现在铸态合金中同时加入Cr-Mn-Ti-B时晶粒尺寸由256 μm 降为102 μm。而当联合加入Ti-Zr-B后能产生更加强的细化效果,晶粒平均尺寸降为55 μm。这是因为Cr、Mn原子簇团有利于促进Al3Ti形核并成为其结晶基底。当联合加入Cr、Mn、Zr、Ti、B时则可产生更加明显的晶粒细化效果,平均晶粒尺寸变为22 μm。这是因为富Cr、Mn原子簇团在成为Al3Ti结晶核心后,部分Zr原子置换了其中的Ti原子形成了新的Al3(Tix, Zr1-x)结晶核心。而过渡族金属Cr、Mn还能降低液体金属和Al3Ti和Al3(Tix, Zr1-x)的表面张力,抑制结晶核心的长大。     

Fe、Si对工业纯铝晶粒细化的影响

通过AlTiB晶粒细化剂对高纯铝、工业纯铝的细化及Al-10Ti中间合金、Fe、Si对工业纯铝的细化，研究了Fe、Si在工业纯铝晶粒细化过程中的作用。试验结果表明，0.3％的AlTiB晶粒细化剂对工业纯铝有良好的细化效果，但不能细化高纯铝；Fe、Si作为晶粒细化剂单独加入时，有不同程度的细化作用。分析认为，Fe、Si在工业纯铝晶粒细化过程中有双重作用，即促进型壁晶核的游离和增加α-Al在型壁形核的质点数目。     

中间合金中第二相粒子TiC和TiAl3对纯铝的细化作用

研究Al-TiC和Al-TiAl3中间合金中第二相粒子TiC和TiAl3 对纯铝晶粒的细化作用.结果表明:当TiC和TiAl3单独作为α(Al)的形核相时,两者的形核能力均较差,但TiC粒子的形核和抗细化衰退能力优于TiAl3粒子的;当第二相粒子TiC和TiAl3共同作为α(Al)的形核相,且加入量适当时,表现出较强的形核能力和抗晶粒细化的衰退能力,细化效果较显著;配成的7组晶粒细化剂中,当细化剂中Ti和C摩尔比为1.8-1时,晶粒细化效果最好;这是由于TiAl3在铝熔体中分解释放出Ti原子并向TiC粒子周围偏聚,形成的TiC/铝熔体界面富Ti过渡区促进了TiC粒子在铝熔体中的均匀分布,提高了其形核能力.     

基于SHS技术制备Al-Ti-C晶粒细化剂的研究

开发了一种制备Al-Ti-C晶粒细化剂的新方法--自蔓延高温合成法(SHS).分别采用直接SHS工艺和铝液中的SHS工艺制备出了所需的晶粒细化剂,结果表明:用SHS工艺直接合成的细化剂由Al和亚微米TiC粒子组成,而铝液中燃烧合成的细化剂则由Al、块状Al3Ti和粒状TiC组成.上述两种工艺制备的细化剂对工业纯铝均有良好的晶粒细化效果,但比较而言,铝液中的SHS工艺更适合细化剂的低成本制备.     

TiAl_3对TiC粒子在铝基体中分布及α(Al)晶粒形核的影响

研究TiC和TiAl_3细化工业纯铝时TiAl_3的存在对TiC在铝基体中分布及α(Al)晶粒形核的影响,分析Al-Ti-C晶粒细化机制.结果表明:TiC单独作为工业纯铝的晶粒细化剂时,大量TiC被α(Al)晶粒推向树枝晶的晶界处,从而限制了TiC的异质形核作用;当TiC和TiAl_3共同作为晶粒细化剂时,在α(Al)晶粒内部出现了大量TiC粒子,大量的TiC粒子成为了α(Al)的结晶核心,并且在TiC颗粒和铝基体的界面处存在"富Ti过渡区";TiAl_3在铝熔体中分解释放出Ti原子并向TiC粒子周围偏聚,形成的"TiC/铝熔体界面富Ti过渡区" 改善了TiC与α(Al)的结构适应性,降低了TiC粒子的表面张力,促进了TiC粒子在铝熔体中的均匀分布,提高了其形核能力.     

Structural heredity of TiC and its influences on refinement behaviors of AlTiC master alloy

1　INTRODUCTIONPreparationofmostalloysisachievedthroughprocessinginthreestages :solid liquid solid .Duringeveryprocessingstage ,processingmethodsorparam etersmayresultinsomechangesinthemicrostruc turesorpropertiesofthealloywhichwillbetrans ferredstablytothesubsequentstagesandinfluencepropertiesoftheultimateproduct ,andthismaybecalledhereditaryphenomenonofmicrostructuresandproperties .Heredityphenomenoninmetalalloyshasbeennoticedasearlyasin 192 0 [1] ,recentlyworkswerecarriedouttostudyitsre…     

电解加钛铝合金的晶粒细化及其制备铝-硅合金的组织和性能

研究了电解加钛的晶粒细化作用,与AlTi和AlTiB细化剂对纯铝的晶粒细化效果进行了比较;对用电解低钛铝合金制备的A356合金和由纯铝制备并用AlTi或AlTiB细化处理的A356合金的组织与性能进行了对比研究;进行了利用工业铝电解槽生产的电解低钛铝合金熔体直接生产A356合金的工业试验。结果表明：电解加钛具有显著的晶粒细化作用,其细化能力与AlTiB的相当,明显优于AlTi中间合金的。在试验室条件下,用电解低钛铝合金制备的A356合金与纯铝制备并用中间合金细化处理的A356合金的拉伸性能相当;将电解低钛铝合金熔体直接用于铝．硅合金的生产是可行的,并具有节约能源,细化处理工艺简单,产品质量良好的特点。     

变形对中间合金细化剂组织及细化性能的影响

研究了挤压变形对铸态Ａｌ－Ｔｉ,Ａｌ－Ｔｉ－Ｂ和Ａｌ－Ｔｉ－Ｃ中间合金的微细胞及其细化性能的影响,变形引起铸态中间合金中的Ａｌ３Ｔｉ相断开,并使团簇状ＴｉＢ２和ＴｉＣ粒子趋于分散。变形使３种铸成中间合金的细化性有分别产生了不同的变化,初步探讨了原因。     

铸造Al-Si合金熔体处理——晶粒细化

对亚共晶Ａｌ－Ｓｉ铸造合金进行细化处理已成为一种基本操作。中间合金（Ａｌ－Ｔｉ,Ａｌ－Ｔｉ－Ｂ和Ａｌ－Ｂ合金）在亚共晶Ａｌ－Ｓｉ铸造合金中与在工业纯铝和变形铝合金中的晶粒细化行为存在较大的差异。Ａｌ－３Ｔｉ－３Ｂ,Ａｌ－３Ｂ中间合金在Ａｌ－Ｓｉ铸造合金中表现出优异的晶粒细化效应,Ｓｉ与晶粒细化剂的交互作用在其中扮演着重要的角色。通过炉前对熔体进行快速热分析可以对晶粒细化效果和变质程度进行评价和预测,继而控制熔体处理的质量。对于亚共晶Ａｌ－Ｓｉ铸造合金,归纳起来有四种晶粒细化机理：包晶反应理论、共晶反应理论、硼化物颗粒理论和超形核理论。仅对Ａｌ－Ｓｉ铸造合金细化处理的最新进展、Ｓｉ与晶粒细化剂的交互作用和晶粒细化机理进行综合评述     

Performance comparison of AlTiC and AlTiB master alloys in grain refinement of commercial and high purity aluminum

1 Introduction Since AlTiC master alloys were improved greatly as a new type of master alloy used in grain refinement of aluminum and aluminum alloys in the middle of 1980s[1, 2], there were many important progresses in the preparation techniques and the …     

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TiAl3两种管二相,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-C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。     

制备多物相AlTiC合金的Ti与C熔体反应法

将Ti与C同时加入Al熔体可制备出Ti与C摩尔比分别大于、等于、小于4的3种含不同物相的Al—TiC合金：Al—TiAl3-TiC、Al—TiC、Al-Al4C3-TiC。对纯铝的细化实验表明：不含过量Ti的后两种合金的细化效果相近，Al4C3在Al—TiC合金中的大量出现不会进一步降低合金的细化能力；含TiAl3的第一种合金的细化效率远高于后两者的；TiC物相在基体中以离散颗粒或聚集团形式在Al基体中分布；Al4C3相极脆，易与空气中的水蒸汽反应而分解。分析表明Ti与C在Al熔体中反应生成TiC是通过两条途径同时进行的：熔体中的固体C颗粒与溶解态的Ti直接反应；固体C颗粒和Al反应生成的A4C3与溶解态的Ti发生反应。     

A356合金α(Al)的晶粒细化

采用 ＡｌＴｉＣ 晶粒细化中间合金对 Ａ３５６ 进行了晶粒细化试验,证明Ａ３５６ 合金的 α（Ａｌ）晶粒尺寸和枝晶干同时获得了明显的细化。这表明ＡｌＴｉＣ 合金可能是细化ＡｌＳｉ合金 α（Ａｌ）晶体组织和克服Ｓｉ中毒作用的良好晶粒细化剂。     

AlTiC和Al4B、Al3Ti4B中间合金对纯铝和亚共晶铝硅合金的细化机理

研究了ＡＩＴｉＣ和ＡＩ４Ｂ、ＡＩ３Ｔｉ４Ｂ等中间合金细化剂对纯铝和亚共晶铝硅合金的细化效果和细化机理。实现发现ＡＩ６Ｔｉ０．２Ｃ对纯铝有很好的细化效果,但对高Ｓｉ含量的亚共晶铝硅合金几乎没有细化效果;而ＡＩ４Ｂ、ＡＩ３Ｔｉ４Ｂ等ｗ（Ｔｉ）／ｗ（Ｂ）〈２．２（ｗ（Ｔｉ）／ｗ（Ｂ）＝０时即为ＡＩ－Ｂ合金）的ＡＩＴｉＢ合金对纯铝没有细化效果,但对亚共晶铝硅合金却有非常好的细化效果。上述实验结果与中间合金的成分及其第二相的类型有直接关系,即与不同中间合金的细化机理相关。