溶质Ti对Al-5Ti-1B晶粒细化剂细晶效果的影响

低合金化铝合金的铸态晶粒往往存在粗晶比例高、内外晶粒尺寸分布不均等问题。在晶粒细化剂添加量不变的前提下,通过改变熔体Ti含量的方式,研究溶质Ti含量对Al-5Ti-1B晶粒细化剂细晶效果的影响。采用试验和计算相结合的方式,利用荧光光谱仪测量熔体在保温炉和铸造流槽的元素变化,对铸锭低倍组织的宏观及微观组织偏光观察,通过热力学计算确定溶质Ti含量、生长限制因子Q、α-Al形核温度及其过冷度,揭示溶质Ti对α-Al的形核率和生长率的作用机制。研究表明:低Ti样品的低倍组织中存在大量粗晶和少量羽毛晶,晶粒尺寸呈现内高外低的趋势,分布区间为750~2500μm;高Ti样品低倍组织细小弥散,内外晶粒分布均匀,呈等轴晶,尺寸区间在100~120μm。此外,计算结果显示,当熔体中溶质Ti含量由1.52×10^(-4)%增长至1.07×10^(-2)%时,TiB_(2)/α-Al界面能逐渐增大,润湿角由约180°降低至近似0°,α-Al的瞬态形核率随之提升数十个数量级。同时,通过降低形核过冷度和提高生长限制因子,更高的溶质Ti含量有助于降低α-Al的生长速率。为充分发挥晶粒细化剂的细晶效果,熔铸工序中溶质Ti含量建议不低于1.07×10^(-2)%。