ECAP变形Al-5Ti中间合金细化纯铝研究

对Al-5Ti中间合金在室温下进行3道次等通道挤压变形(Equal Channel Angular Pressing,ECAP),将ECAP变形前后的Al-5Ti中间合金添加到纯铝中研究其对纯铝的细化效果。结果表明:TiAl3相由粗大(~270μm)的板条状破碎成细小(~13μm)的颗粒状且分布均匀。随着Ti含量的增加,纯铝晶粒尺寸逐渐减小,当Ti含量达到0.03%以后,晶粒尺寸变化减缓。ECAP变形后能得到的最小晶粒尺寸几乎不变,但形核潜质得到了明显提高。找出了变形前后晶粒尺寸与生长限制因子之间的关系。     

三种中间合金对纯铝晶粒细化作用的对比研究

采用光学显微镜和X射线衍射仪检测分析了Al-5Ti-1B、Al-10Ti和Al-4B三种中间合金的显微组织,并使用这三种合金对纯铝进行了细化实验.结果表明,Al-5Ti-1B中间合金由TiAl3、TiB2和α-Al基体三相组成,Al-10Ti中间合金由TiAl3和α-Al基体两相组成,TiAl3相尺寸不均匀,Al-4B中间合金由AlB2和α-Al基体两相组成.Al-5Ti-1B和Al-10Ti中间合金对于纯铝具有良好的细化作用,Al-4B中间合金对于纯铝几乎无细化效果.TiAl3相时于铝晶粒具有显著的细化作用,在Ti的基础上引入B元素可进一步增强细化作用.     

Si对Al-Ti-B、Al-Ti-C中间合金细化铝晶粒效果的影响

试验研究了Si元素对Al-5Ti-1B和Al-5Ti-0.2C两种铝用中间合金晶粒细化效果的影响,分析了Si元素影响两种中间合金晶粒细化效果的机制。结果表明,对Al-5Ti-1B和Al-5Ti-0.2C,晶粒细化效果达到最优的Si质量分数分别为2.0%和1.0%。对这两种中间合金,微量Si元素不会影响铝熔体中形核基底的活性;Si元素通过过冷度因子、生长限制因子、离异共晶相、熔体过热度等因素影响细化过程中晶粒的形核与生长,其中离异共晶相是影响中间合金晶粒细化效果的主要因素。     

Mn对Al-Ti-B、Al-Ti-C中间合金细化铝晶粒效果的影响

试验研究了Mn元素对Al-5Ti-1B和Al-5Ti-0.2C两种铝用中间合金晶粒细化效果的影响,分析了Mn元素影响两种中间合金晶粒细化效果的机制。结果表明,总体来讲,Mn对Al-5Ti-1B和Al-5Ti-0.2C的晶粒细化效果有不同程度的破坏作用。微量Mn元素不会影响铝熔体中形核基底的活性,Mn元素加入铝熔体后的生长限制因子很小,不能有效阻止小尺寸晶粒的长大和相互融合,添加Mn元素所导致的熔体过热对晶粒细化的破坏作用占主导地位,最终导致中间合金的晶粒细化效果被削弱。     

新型Al-Ti-B-RE中间合金的合成及其细化性能的研究（英文）

为优化铝中间合金细化剂的组织,提升细化性能,采用熔配法工艺合成新型Al-Ti-B-RE中间合金晶粒细化剂,合成反应基于热力学和动力学分析是可能的、存在的、自发向右进行,在适当的工艺条件下,在基体中可生成均匀弥散分布的第二相Al_3Ti、TiB_2、Ti_2Al_(20)RE等粒子。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、光学显微镜(OM)和力学拉伸试验等分析方法对所合成材料的微观组织、细化效果及力学性能进行了表征。细化试验表明:自制的Al-5Ti-1B-1RE中间合金细化工业纯铝时,其平均晶粒尺寸小于150μm到达细晶粒度级别。拉伸试验表明:工业纯铝中加入0.2%自制的Al-5Ti-1B-1RE中间合金晶粒细化剂后有更优的机械性能,与未细化工业纯铝相比,抗拉强度提高了28.39 MPa,延伸率增加了29.97%,其性能明显优于某国产的Al-5Ti-1B丝中间合金细化剂。     

粉末压制Al-5Ti-1B合金的显微组织与晶粒细化性能

采用气雾化工艺制备Al-5Ti-1B合金粉,然后压制成Al-5Ti-1B合金,研究了粉末压制Al-5Ti-1B合金的显微组织与晶粒细化性能,并与铸造Al-5Ti-1B合金进行了比较。结果表明:气雾化快速凝固可以抑制TiB_2粒子的团聚和细化TiAl_3相,使TiB_2粒子和TiAl_3相均匀分布在粉末压制Al-5Ti-1B合金的α(Al)基体上。在纯铝熔体中添加0.2%(质量分数)的粉末压制Al-5Ti-1B合金并保温2 min,可使纯铝的晶粒组织从粗大的柱状晶细化为平均直径为183μm的等轴晶。保温时间延长至180 min,纯铝的晶粒平均直径仍保持在229μm。与铸造Al-5Ti-1B合金相比,粉末压制Al-5Ti-1B合金具有更强的晶粒细化能力和抗细化衰退能力。     

其他元素对Ti或Ti＋B细化铝晶粒效果的影响（2）

研究了难熔金属V、Mo、Zr和Ta对常规Al-4％Ti和Al-5％Ti-1％B中间合金细化工业纯铝(99.8％)晶粒效果的影响。每种难熔金属的含量控制在零到0.30％范围内。在添加Al-4％Ti的情况下,熔体中的Ti含量控制在0.15％的水平;在添加Al-5％Ti-1％B的情况下,将熔体中的Ti含量控制在0.045％的水平。发现V和Mo能提高两种中间合金细化铝晶粒的效果;而Zr则降低它们的效果或使其中毒。Ta含量为0.1％左右时,使中间合金原来的晶粒细化效果减弱至最小,超过这一含量后则使被减弱的晶粒细化效果有所恢复。Al-4％Ti和Al-5％Ti-1％B中间合金原来的晶粒细化效果,分别在Ta含量为0.35％和0.2％左有时得到恢复,Zr和Ta使细化剂中毒的试验结果,可以用形成了替换的金属间化合物来解释。     

Synthesis and Refinement Performance of the Novel Al-Ti-B-RE Master Alloy Grain Refiner

为优化铝中间合金细化剂的组织,提升细化性能,采用熔配法工艺合成新型Al-Ti-B-RE中间合金晶粒细化剂,合成反应基于热力学和动力学分析是可能的、存在的、自发向右进行,在适当的工艺条件下,在基体中可生成均匀弥散分布的第二相A13Ti、TiB2、Ti2A120RE等粒子。采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、光学显微镜（OM）和力学拉伸试验等分析方法对所合成材料的微观组织、细化效果及力学性能进行了表征。细化试验表明：自制的Al-5Ti-1B-1RE中间合金细化工业纯铝时,其平均晶粒尺寸小于150 μm到达细晶粒度级别。拉伸试验表明:工业纯铝中加入0.2%自制的Al-5Ti-1B-1RE中间合金晶粒细化剂后有更优的机械性能,与未细化工业纯铝相比,抗拉强度提高了28.39 MPa,延伸率增加了29.97%,其性能明显优于某国产的Al-5Ti-1B丝中间合金细化剂     

高品质Al-5Ti-1B合金线的组织与晶粒细化性能

采用等离子体发射光谱仪、光学显微镜、X射线衍射仪和扫描电镜,研究了高品质Al-5Ti-1B合金线的化学成分、显微组织和晶粒细化性能。结果表明,高品质Al-5Ti-1B合金线的Ti、B合金元素含量稳定,Fe、Si、V、K杂质元素含量低。合金线的组织均匀细小,无氧化夹杂物,TiAl3相平均尺寸为16.7μm,TiB2粒子平均尺寸为0.73μm。添加质量分数为0.2%的高品质Al-5Ti-1B合金线可使纯铝铸态晶粒细化到75.7μm,晶粒细化响应时间块,抗衰退能力强,适应铝熔体温度范围宽。研究结果可为细化剂生产企业和铝加工企业在生产、选用高品质Al-5Ti-1B合金线时提供参考。     

中间合金及其状态对A356合金半固态浆料组织的影响

通过实验分析了采用A356合金粉末、纯铝粉末、Al-5Ti-B合金粉末和Al-5Ti—B变形合金进行细化处理对A356合金半固态浆料组织的影响。结果表明，在“熔体处理＋双向电磁搅拌”复合制备技术中，加入约0．15％、平均粒度为100μm的Al-5Ti-B合金粉末进行晶粒细化，可在1min左右制备出形状因子大于0．8、晶粒半径为80μm（空冷）A356合金半固态浆料；加入10％-15％的微米级纯铝粉末可取得与Al-5Ti-B变形合金相当的细化效果；而采用平均粒度为100μm的A356合金粉末进行固液混合铸造，不适合于A356合金半固态浆料的快速制备。     

Mg对Al-Ti-B、Al-Ti-C中间合金细化铝晶粒效果的影响

试验研究了Mg对Al-5Ti-1B和Al-5Ti-0.2C两种中间合金细化铝晶粒效果的影响,分析了Mg影响两种中间合金细化铝晶粒行为的机制。结果表明,在w(Mg)=1%～7%的范围内,镁含量的增加,对两种中间合金细化铝晶粒的促进作用不显著,但对晶粒形貌有显著的影响;晶粒形貌取决于所用中间合金的种类和Mg添加量大小,相同镁含量时,用Al-5Ti-1B细化比用Al-5Ti-0.2C细化后晶粒的树枝化程度小;细化所用的中间合金相同时,随着镁含量的增加,细化晶粒的树枝化程度增大。     

Al-3Ti-1B-0.2C中间合金对A356合金的晶粒细化行为

对比了Al-5Ti-0.4C、Al-5Ti-1B及Al-3Ti-1B-0.2C中间合金对A356合金的晶粒细化行为.发现在730℃时,加入0.2%的Al-3Ti-1B-0.2C中间合金,可以使A356合金的晶粒尺寸由1000 μm以上细化至175 μm左右,保温60 min内,细化效果稳定,其细化能力明显优于Al-5Ti-1B和Al-5Ti-0.4C中间合金,且该中间合金的加入不影响Sr对共晶Si的变质效果.与Al-5Ti-1B中间合金细化后的A356合金相比,经Al-3Ti-1B-0.2C中间合金细化后的A356合金室温抗拉强度和伸长率分别提高了5.18%和15.98%.     

Ti与含Ti或B中间合金对铝晶粒细化效果及抗高温衰退能力的影响

对比研究了电解加钛和含钛或硼中间合金对铝的晶粒细化效果及抗高温衰退能力的影响.结果表明,电解加钛和Al-5Ti中间合金在熔体温度较低时具有较好的晶粒细化效果,但随着熔体温度的升高,细化效果均迅速衰退;电解加钛再熔配加Al-4B中间合金可在熔体温度为720℃时获得最佳的细化效果,随着熔体温度的升高细化效果有所衰退,但衰退速度较慢;在加入Al-5Ti的同时加入Al-4B中间合金可明显提高Al-5Ti的晶粒细化效果和抗高温衰退能力,但效果不如电解加钛加Al-4B中间合金;Al-5Ti-1B中间合金具有最强的抗高温衰退能力,随着熔体温度的升高,晶粒不但不粗化反而有所下降,当熔体温度高于900℃时,才出现衰退现象.对试验结果及晶粒细化机制进行了分析.     

超声制备Al-5Ti-1B晶粒细化剂的组织和细化效果

利用X射线衍射分析仪(XRD)、光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)对施加不同超声振动处理制备的Al-5Ti-1B晶粒细化剂的微观组织进行观察和分析,并使用工业纯铝作为研究对象进行细化试验。结果表明,在Al-5Ti-1B晶粒细化剂制备过程中,施加超声振动处理能显著改善其组织和细化效果。连续超声处理10 min制备的Al-5Ti-1B晶粒细化剂中TiAl3相均为细小的块状,平均尺寸为12.4μm,TiB2颗粒弥散分布在铝基体中,对工业纯铝的细化效果最好,可将纯铝晶粒细化至307μm。     

Al-Ti、Al-Ti-C中间合金对AZ91D镁合金组织和性能的影响

研究了Al-5Ti、Al-5Ti-0．25C和Al-8Ti-2C中间合金对AZ91D镁合金的组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明,添加Al-5Ti中间合金使晶粒粗化,而添加Al-5Ti-0．25C和Al-8Ti-2C中间合金使晶粒细化,Al-8Ti-2C中间舍金的细化效果明显且细化后组织细小均匀;添加Al-5Ti中间合金使合金的力学性能降低,而添加Al-5Ti-0．25C和Al-8Ti-2C中间合金均使合金的拉伸强度和伸长率得到了提高;添加Al-5Ti、Al-5Ti-0．25C和Al-8Ti-2C中间合金均使合金的耐腐蚀性能得到了改善。对于AZ91D合金而言,Al-8Ti-2C中间合金是一种良好的晶粒细化剂。     

电磁搅拌连续铸挤Al-5Ti-1B合金的组织与晶粒细化效果

采用电磁搅拌连续铸挤工艺成形Al-5Ti-1B合金线,利用等离子体发射光谱仪、光学显微镜、X射线衍射仪和扫描电镜研究了Al-5Ti-1B合金线的组织与晶粒细化效果,并与Al-5Ti-1B合金锭进行了比较。结果表明,通过中间包电磁搅拌和连续铸挤成形过程中半固态剪切搅拌和剧塑性变形作用,可细化TiAl3相尺寸,改善TiB2粒子的分布状态,TiAl3相为细小块状,TiB2粒子弥散分布于α-Al基体中。Al-5Ti-1B合金线的晶粒细化能力增强,纯铝中添加0.2%的Al-5Ti-1B合金线静止5min,晶粒平均尺寸可细化至223μm,静止180min,晶粒平均尺寸为316μm。     

变形对Al-Ti-C-B晶种合金晶粒细化行为的影响机理

采用了室温冷轧对Al-Ti-C-B晶种合金进行了变形处理,并探究了变形量对其组织及其对工业纯铝晶粒细化和抗衰退性的影响。结果表明,变形使铸态组织中粗大的TiAl3相发生明显的破碎细化,并在一定程度上改善了TiCxBy的弥散分布。在工业纯铝中添加0.2%的铸态Al-5Ti-0.3C-0.2B晶种合金,纯铝的平均晶粒尺寸由1 500μm细化到240μm。当添加变形量为60%的晶种合金时,α-Al的平均晶粒尺寸可进一步细化至165μm,变形后细化效果提高了约1.5倍,并且在保温75min后无明显衰退。但随变形量进一步增加至90%以上时,晶种合金的细化效果略有下降,但其晶粒细化效果仍优于铸态晶种合金。     

Al-2Ti-B-Ce和Al-5Ti-B-Ce中间合金对工业纯铝晶粒细化效果的研究

以K2Ti F6、KBF4、Ce为添加剂,采用氟盐法制取Al-2Ti-B-Ce和Al-5Ti-B-Ce中间合金细化剂。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、金相显微镜等检测和观察,研究了制取的Al-Ti-B-Ce中间合金中所生成的第二相,并且把制得的细化剂按不同的添加量对工业纯铝进行细化。结果表明,Al-2Ti-B-Ce和Al-5Ti-B-Ce中间合金均对工业纯铝产生明显的细化作用;Al-2Ti-B-Ce和Al-5Ti-B-Ce中间合金的最佳添加质量分数均为0.1%。采用直线截点法测量,经Al-2Ti-B-Ce中间合金细化后的纯铝的最小晶粒为81.81μm;经Al-5Ti-B-Ce中间合金细化后的铝的最小晶粒为59.46μm。     

La对氟盐法制备Al-Ti-B-La反应机理及其细化效果的影响

利用氟盐法制备Al-5Ti-1B和Al-5Ti-1B-1La中间合金,对比分析稀土La添加对合成反应速率、第二相粒子的形态及物相组成的影响,并对比研究中间合金对纯铝和Al-8Si合金的细化效果。结果表明:添加稀土La元素会加速氟盐反应的进行,有利于Ti、B元素的吸收;稀土La可以有效地细化Al_3Ti相,并与其反应生成细小弥散分布的Al_(20)Ti_2La相,同时减弱TiB2相聚集成团的倾向,在细化纯铝过程中表现出更优异的细化长效性;在细化Al-8Si合金过程中,Al-5Ti-1B-La中间合金中所存在的大量细小弥散的第二相形核粒子可以有效地细化铝基体,同时Al_(20)Ti_2La相熔解所释放的稀土La原子还可以对硅相产生变质细化作用,表现出较强的细化效果。     

Al-5Ti-1B中间合金对铸造Al-10Mg合金的细化行为

在铸造Al-10Mg合金中添加Al-5Ti-1B中间合金,观察合金的金相组织,测试其显微硬度.结果表明:Al-5Ti-1B对Al-10Mg合金有良好的细化效果,在加入量达到0.1%时,合金平均晶粒尺寸由650 μm变为62μm;随着保温时间的增加,细化效果有所衰退;Al-5Ti-1B的加入使合金的显微硬度提高了近10%.