铝合金熔体处理的研究近况

叙述了近年来铝合金的精炼、变质和晶粒细化等熔体处理的研究进展，指出熔体净化应以除渣为主、去气为辅介绍了RE、Sr、Te、P等变质剂的特点；探讨了铝钛硼晶粒细化的“中毒”现象。     

Al-3B对亚共晶Al-Si合金的晶粒细化作用

从热分析角度研究Al-3B对Al-7Si的晶粒细化作用,B对Al-7Si晶粒细化的最佳加入量为0.03%。考察了Al-3B对不同Si含量亚共晶铝硅合金的晶粒细化作用,B对高硅含量亚共晶铝硅合金的晶粒细化效果更好。分析了B对亚共晶铝硅合金的细化机理,认为Al-B共晶理论可以有效解释试验现象。     

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。     

铝合金与镁合金的晶粒细化技术与发展

总结了铝合金和镁合金的晶粒细化机制及其细化方法。目前铝合金用细化剂细化的方法应用最为广泛,由于常用的Al-Ti-B晶粒细化剂存在TiB_2"团聚"等现象,故而又发展了Al-Ti-C、Al-Ti-B-RE和Al-Ti-C-RE晶粒细化剂。细化剂组成元素的多元化已成为今后发展方向。随着计算机技术的发展,基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,在验证和解释晶粒细化机制方面得到了广泛的应用,它可作为真实实验的补充,使被模拟体系的性质和特征更加接近真实情况,因此对应用第一性原理研究合金具有重要的意义。     

新一代铝合金晶粒细化剂Al-Ti-C

综述了新一代铝合金晶粒细化剂Ａｌ－Ｔｉ－Ｃ的理论研究情况。Ａｌ－Ｔｉ－Ｃ晶粒细化剂克服了Ａｌ－Ｔｉ－Ｂ的缺陷，其异质形核核心ＴｉＣ比ＴｉＢ２的聚集倾向更小，并对Ｚｒ、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｎ等元素“中毒”免疫。在相同添加量时，Ａｌ－Ｔｉ－Ｃ细化效果优于Ａｌ－Ｔｉ－Ｂ，已成为取代Ａｌ－Ｔｉ－Ｂ的新一代晶粒细化剂。     

铝及合金晶粒细化研究现状及发展趋势

分析讨论了机械物理、物理场、晶粒细化剂对铝及合金晶粒细化处理的研究及其细化机理;提出了外加物理场、晶粒细化剂在提高铝材质量上尚需解决的技术与理论问题;强调了物理场和新一代细化剂(Al-Ti-B-RE、Al-Ti-C)在细化晶粒方面的应用前景和发展趋势.     

过冷Fe75Ni25合金晶粒细化机制的研究

采用熔融玻璃净化结合循环过热的方法，对过冷Fe75Ni25合金的晶粒细化机制进行了系统的研究，在所获得的过冷度范围内，发现了两次晶粒细化现象，基于理论计算和对实验结果的分析，系统考察了合金的晶粒细化机制，结果表明，第一次晶粒细化（56K〈△T〈145K），是由于重熔引起的枝晶骨架的破断；而第二次晶粒细化（△T〉209K），则是快速凝固收缩产生的应力导致枝晶碎断，并在应变激活能和晶格畸变能的共同作用下引发再结晶的结果。     

双脉冲电弧增材制造数值模拟与晶粒细化机理

电弧增材制造具有成本低和效率高等优点,然而其晶粒细化的研究鲜有报道. 使用自行研制的熔化极气体保护焊电源实施了双脉冲电弧增材制造试验,通过数值模拟预测了晶粒细化现象,试验结果验证了双脉冲电弧的晶粒细化作用. 结果表明,由于熔池的膨胀,熔池尾部出现了重熔化现象. 在与单脉冲电弧热输入相同时,重熔化现象导致双脉冲电弧能够产生更高的冷却速度,并且细化晶粒. 因此,可以通过改变脉冲参数而不是传统地改变热输入来细化晶粒.     

亚共晶铝硅合金晶粒度热分析法评估判据

从液态合金凝固的热力学、动力学及传热学角度，对铸造合金的晶粒细化过程作了分析，综合现有的铝硅合金晶粒细化度热分析法评估判据，针对晶体的形核和长大过程，提出了“过冷面积和团相生长加速度”的晶粒细化度的评估判据。     

采用“振动结晶浇注”提高铸件质量

“振动结晶浇注”能使晶粒在生长过程中发生晶粒相互碰撞击碎,使之产生再结晶、再击碎、再结晶而达到晶粒细化;“振动”在使晶粒碰撞破碎之时,也增加了晶粒从型壁上剥落的机会,这样不但可使液体金属内的气体、     

Al─Ti─C─B中间合金细化剂的研究

研究了新近开发的Ａｌ－Ｔｉ－Ｃ－Ｂ中间合金细化剂，检查了其显微组织及细化工业纯铝及含Ｚｒ铝合金的性能，并与Ａｌ－Ｔｉ－Ｂ中间合金细化剂进行了对比。结果表明：Ａｌ－Ｔｉ－Ｃ－Ｂ中间合金细化剂含有Ａｌ３Ｔｉ、ＴｉＢ２和ＴｉＣ三种第二相，它们形成尺寸细小弥散分布的多相粒子团，其细化工业纯铝晶粒的能力明显优于Ａｌ－Ｔｉ－Ｂ中间合金细化剂，并克服了Ａｌ－Ｔｉ－Ｂ中间合金细化剂易被Ｚｒ原子毒化的弱点。分析认为，Ａｌ－Ｔｉ－Ｃ－Ｂ中间合金优异的细化性能归功于多相粒子团表面凹陷处的物理化学作用     

Al基合金原位Ti合金化及自身晶粒细化

利用电解工艺，向氧化铝中掺人数量很少的TiO2粉，通过电解使阴极Al液含质量分数为0．1％～0．3％的Ti。实现了铝基合金原位钛合金化及自身晶粒细化，获得了等轴的细晶Al锭，晶粒尺寸细化到130μm。该合金直接用于6063变形铝合金，取得了明显的晶粒细化效果，使原来的4级细化到1～2级。电解加Ti优于熔配加Ti，能使6063变形合金产生自身晶粒细化作用。     

烧结Nd-Fe-B磁体非稀土Al的晶界扩散研究

以Al粉作为扩散源，研究了不同晶界扩散工艺对Nd-Fe-B磁体微观结构和磁性能的影响。研究发现，570 oC/1 h扩散时，磁体的综合磁性能最佳，其矫顽力和磁能积分别为1131 kA/m和252 kJ/m3，较原始磁体分别提升了16%和9.6%，且磁体的温度稳定性也得到改善。微结构和成分分析研究表明，晶界扩散后，Al主要分布于晶间富稀土相，且其形貌由大块状进展为薄层状，界面也变得更为平直光滑，增强了对反磁化畴形核的抑制，减小了退磁场。此外，晶间富稀土相中的Al有助于腐蚀电位的提升，而腐蚀电流密度的降低则归因于富稀土相分布的变化。     

Mn-30Al中间合金对镁合金的晶粒细化

采用真空淬火炉制备出含ε-AlMn相的Mn-30Al中间合金和含γ_2-Al_8Mn_5相的Mn-30Al中间合金,观察了两种中间合金的组织,并探讨ε-AlMn相、γ_2-Al_8Mn_5相、Mn和Al对镁合金的晶粒细化效果.试验表明,相比添加Mn、Al,含γ_2-Al_8Mn_5相的Mn-30Al中间合金对AZ31镁合金存在一定的细化效果,含ε-AlMn相的Mn-30Al中间合金对AZ31镁合金具有更好的细化效果.当含ε-AlMn相的Mn-30Al中间合金添加量为0.4%时,AZ31镁合金的晶粒尺寸由原来的898μm减小至320 μm,Mg-Zn合金晶粒尺寸由原来的320 μm减小至180μm.通过面错配度计算,ε-AlMn可以成为初生α-Mg晶粒的良好异质形核核心.     

Ce对高纯Mg-3Al合金晶粒尺寸的影响

研究了添加0.1%～1.0%Ce(质量分数)对高纯Mg-3Al合金晶粒尺寸的影响.结果表明,随Ce添加量的增加合金晶粒逐步粗化,当Ce添加量达到1%时,晶粒尺寸可达到870μm.Ce加入后,大量的Ce与Al反应生成针状的Al11Ce3相,主要分布于枝晶间隙,无法作为形核核心,对Mg-3Al晶粒无细化作用.Ce与C的反应...     

变形条件对SiCp/2014Al复合材料力学行为和晶粒度的影响

研究了变形温度,应变速率和变形程度等热加工参数对ＳｉＣｐ／２０１４Ａｌ复合材料力学行为和晶粒度的影响。结果表明,该材料的流动应力对变形温度和应变速率比较敏感。变形每升高４０℃,流动应力降低５￣１０ＭＰａ,应变速率每提高一个数量级,流动应力增加１．３￣１．８们。提高应变整编有利于获得细晶组织。以足够的变形程度锻造以及适当提高锻后冷却速度均有利于获得细晶组织。根据实验结果确定了该材料的流动应力与热加工     

脉冲磁致振荡细化工业纯铝机制研究

以工业纯铝为研究对象,通过在铸型内放置金属网隔离的方法,研究了脉冲磁致振荡(pulsed magneto cscillation,PMO)细化工业纯铝凝固组织的机理。试验结果表明,脉冲磁致振荡能激发工业纯铝在铸型内壁、熔体液面以及固/液界面前沿处大量形核。脉冲磁致振荡技术利用高频变化的电磁场作用于熔体中并感生出振荡式电磁力,这种电磁力一方面能减小熔体内部温度梯度,从而增大形核面积;另一方面能加速晶核在液面以及固液界面处脱落并游离到整个熔体中,从而形成结晶雨效应细化金属凝固组织。     

亚共晶Al—Si合金熔体处理的研究进展

评述了近年来在亚共晶Ａｌ－Ｓｉ合金的净化、变质和晶粒细化等熔体处理领域所取得的进展，指出将喷射熔剂法用于整个熔体处理过程是今后的发展趋势。     

Solute Segregation to Grain Boundaries in Al: A First-Principles Evaluation

Solute-induced grain boundary (GB) strengthening is effective in improving the toughness and tensile strength of polycrystalline alloys. In this work, GB segregation behaviors of solute elements in Al alloys and their potential effects on GB binding have been systematically investigated from first-principles energetics. The low-energy Σ3(111) and Σ11(113) are immune to vacancy segregation, while high-energy Al GBs, such as Σ13(320), Σ9(221), Σ5(210), and Σ5(310), can attract both vacancies and solutes. Under-sized elements (Ni, Fe, Co, Cu) and similar-sized elements (Si, Zn, Ag, and Ti) prefer interstitial or vacancy sites at the GB interface, while over-sized elements (Mg, Zr, Sc, Er) tend to substitute Al or vacancy-neighboring sites at the GB interface. Segregated vacancies weaken GBs. Under-sized Ni, Co, Cu, similar-sized Ti, and over-sized Zr, Er, can directly enhance Al GBs, while similar-sized Ag and over-sized Mg reduce the GB binding strength. Solute strengthening or weakening effects tend to be always mitigated, more or less, by GB-segregated vacancies.