细晶铝锭及其工业应用

郑州大学采用纯铝的电解设备,通过向铝电解槽中添加Al2O3和TiO2混合物的方式,直接电解生产出细晶铝锭。其钛的质量分数不高于0．20％,对细晶铝锭的晶粒度测试,晶粒平均直径不大于350μm。电解法生产的细晶铝锭,由于是通过电解方式加钛,具有生产成本低廉、晶粒细化能力强、高温稳定性和长效性好,钛的收得率高等优点。用细晶铝锭熔炼A356、ZLD108、6063、3003等铝合金的生产工艺简单,生产成本低廉,具有良好的综合性能。     

铝合金晶粒细化方法的研究现状及最新动向

综述了铝合金晶粒细化的各种方法与应用现状，分析了各种细化方法的细化机理。并对新型中间合金细化剂如Al-Ti-B-RE、Al-Ti-C-RE等的细化效果进行讨论，最后阐述了一种新的晶粒细化方法一细晶铝锭及其对铝合金的细化效果、细化机理及应用。     

细晶铝锭电解过程添加TiO2对电解质性质的影响

本研究在铝电解质Na3AlF6-MgF2-AlF3-CaF2-Al2O3中添加TiO2,通过差热分析和XRD分析,发现添加TiO2以后对电解质的物理化学性质影响很小。当TiO2含量小于0.5%时,电解质的初晶温度并没有明显的升高;电解质失重在6%以内;密度变化不大;电解质主要由Ca3Al10O18、Na5AL3F14、Na2MgAlF7等晶相组成。     

细晶铝锭制造的6063铝合金时效行为研究

采用TEM、DSC等试验方法研究细晶铝锭制造的6063铝合金时效行为。得出以下结论:由细晶铝锭制造的6063铝合金200℃时效较好,既可短时间(80min)时效达到较高的时效硬度,又可在较长时效时间内(80~320min)保持高的时效硬度;合金人工时效前存在大量位错缠结,形成胞状结构,促使析出物提前析出,使得合金经200℃×80min时效获得较高的时效硬度;合金经200℃×(80~320)min时效,析出相主要为β″,从而使合金保持较高的时效硬度;合金在30~270℃时效,出现不同类型元素聚集及析出相,导致合金时效硬度发生变化。     

细晶铝锭熔炼的6063铝合金组织与性能研究

细晶铝锭是采用纯铝的电解设备,通过向铝电解槽中添加TiO2,直接电解生产的晶粒细化的铝锭.采用细晶铝锭熔炼6063铝合金,并对其组织性能进行研究,结果表明:细晶铝锭熔炼6063铝合金,由于其电解加钛方式,生产成本低廉;细晶铝锭熔炼的6063铝合金型材,晶粒细小均匀,表面性能及力学性能完全满足GB/T 5237的要求;细晶铝锭、RE(富铈混合稀土)元素联合细化,细晶铝锭、RE、B元素联合细化熔炼的6063铝合金,抗拉强度与添加Al-5Ti-1B熔炼的6063铝合金相当,而伸长率提高20%,并可获得更优异的表面性能.     

Nd和Gd对Mg-3Al合金的细晶行为及影响机理

以Mg-3Al合金为研究对象,基于边-边匹配(E2EM)模型和相图计算,分析Al-X金属间化合物与α-Mg的晶面和原子错配度及其熔点,筛选Mg-Al-X合金中潜在的异质形核物相,探究筛选的Al₂Nd和Al₂Gd对Mg-3Al合金晶粒尺寸的影响,分析Nd和Gd对Mg-3Al合金物相组成和显微组织的影响,揭示Nd和Gd对Mg-3Al合金的细晶机理。结果表明：添加适量Nd和Gd元素可以有效减小Mg-3Al合金晶粒尺寸,提升合金屈服强度。当分别添加3%Nd、3%Gd(质量分数)后,Mg-3Al合金晶粒尺寸由(145±9)μm分别减小至(81±5)μm、(76±4)μm,分别降低了44%、48%,合金屈服强度由65 MPa提升至76～79 MPa,伸长率可达12.7%～16.5%。其细晶机理为Al₂RE(Nd,Gd)颗粒作为α-Mg晶粒的异质形核质点细化晶粒。     

细晶铝锭熔炼的6063铝合金铸态组织与性能研究

细晶铝锭是采用纯铝的电解设备,通过向铝电解槽中添加TiO2,直接电解生产的晶粒细化的铝锭。采用细晶铝锭熔的6063铝合金与AlTi5B1、AlTi5中间合金细化的6063铝合金铸态组织性能进行对比研究。结果表明:AlTi5B1中间合金细化效果最好,AlTi5中间合金细化效果最差,细晶铝锭的细化效果居中;6063铝合金铸态组织硬度,在钛含量低于0.05%时,主要由Mg2Si含量决定,晶粒大小对硬度的影响较小。     

细晶铝锭熔炼的A356铝合金组织与性能的研究

研究了不同细化和变质方法对细晶铝锭熔炼的A356铝合金组织与性能的影响。结果表明,钛(由细晶铝锭加入)、硼及稀土联合细化,晶粒细化效果最好;0.04%的锶、0.01%的钛、0.03%的硼及0.3%的稀土联合细化及变质的A356铝合金晶粒细小,硅颗粒细碎,气孔较少,具有较高的力学性能。     

细晶超塑性变形及其在镁合金中的研究现状

介绍了镁合金作为结构件的优越性及其应用受到限制的原因；描述了超塑性变形的特征、研究方向及超塑性变形的模型；综述了细晶对超塑性的影响，镁合金中的细化晶粒工艺，镁合金的塑性变形机制及细晶镁合金的超塑性变形机制。指出如果超塑性成形能够在镁合金中得到成功的应用，则可大大拓宽镁合金的实际应用领域。     

细化及变质方法对A356铝合金微观组织的影响

在对比研究细晶铝锭和铝钛中间合金2种不同加钛细化方法的基础上,研究锶、稀土、锶 稀土不同变质方法处理后A356铝合金的铸态微观组织变化。结果表明:细晶铝锭细化效果较铝钛中间合金好,经细晶铝锭 锶 稀土联合处理的A356铝合金,晶粒细小,变质充分,针孔较少,组织均匀,是一种优良的细化变质方法。     

稀土对铝合金微观组织的影响

研究了添加RE（富铈混合稀土）元素对细晶铝锭及细晶铝锭制造的A356、3003铝合金显微组织的影响。结果发现，RE在铝合金中形成何种化舍物，既与铝合金中所含元素的种类有关，又与RE含量有关；在细晶铝锭中，RE与Fe的交互作用较强，与Si的作用较弱，生成Al-Fe-RE化舍物，但当RE含量超过0．3％时，除形成Al-Fe-RE化舍物外，还形成AlCe3、Al2La；在含硅量较高的T5处理的A356铝合金中，0．3％RE与Mg、Fe的交互作用较弱，与Si的交互作用较强，Ce、La与Si形成CeSi、La5Si3，Mg与Si主要形成Mg2Si；而在含Fe、Mn较高的3003铝合金中，0．3％RE主要生成Al3Ce、LaSi、CeSi2等化舍物，而与Fe、Mn的作用较弱。     

稀土元素对镁合金晶粒细化的研究

根据稀土元素在镁合金中存在的形式及其作用,综述了稀土Ce、Nd、Y、Er及Sc在镁合金中的晶粒细化效果及其作用机理。一定量的Ce、Nd、Y、Er及Sc对镁合金晶粒均有细化作用,根据稀土固溶度的不同,其细化合金晶粒所加入的量也不同;镁合金晶粒开始粗化时所添加的稀土量是随着其在镁合金中的固溶度增加而增大的。     

RE对铝合金表面氧化膜保护效果的影响

采用减压凝固试验法，研究了RE对A356铝合金熔体氢含量的影响规律。通过X射线衍射、扫描电镜等分析了RE对A356铝合金表面氧化膜成分及形貌的影响。结果表明，A356合金中加入一定量的RE后，熔体氢含量显著降低。加入RE后，表面氧化膜出现大量RE氧化物和铝氧化物形成的LaAl11O18的复合氧化物，这种复合氧化物使铝合金表面氧化膜更加致密。扫描电镜分析表明，不加RE的氧化膜表面凹凸不平，有明显开裂后愈合的痕迹，而添加RE后，表面比较平整，致密度显著增加，几乎没有看到开裂的现象，这大大减少了新鲜的铝液暴薅在空气中的几率，降低了熔体中的氢含量。     

RE对金属型Ni-Mo铸铁耐热性能的影响

研究了RE对金属型铸铁件热疲劳性能和抗氧化性能的影响。RE中的Ce和La加入这种低合金铸铁中形成了Ni-Mo-RE灰铸铁，并对该铸铁试样在900℃退火和在自制的热疲劳试验机上进行了热疲劳试验。试验结果表明，RE的加入可使Ni-Mo灰铸铁具有较好的高温力学性能，其加入量为0．5％（质量分数）时尤为显著。     

微量RE对易拉罐用铝材中富Fe杂质相的变质作用

在易拉罐用铝材熔体中添加微量RE元素对富Fe杂质相进行变质处理，采用扫描电镜（SEM）、X-Ray衍射（XRD）、能谱分析（EDAX）等分析测试手段研究杂质相的变质效果。结果表明：RE聚集于基体晶界，可通过与Al生成富Fe相异质形核核心，影响溶质原子扩散过程和杂质相生长方式，取代富Fe相中部分组成元素以降低x（Fe）/x（Mn）的经值等途径提高富Fe相形核率，并促使其生长形态发生变化，变质效果显著，即晶界处由粗大鱼骨状的Al（Fe,Mn,Si）复合相转变为Al（Fe,Mn,Mg,Si,RE）和Al（Fe,Mn,RE）复合相，分别呈短小骨骼状或小球状，可明显提高该事金的塑性。     

RE对铸造黄铜干摩擦性能的影响

研究了RE对铸造黄铜干摩擦性能的影响,RE可细化晶粒、减轻偏析,使质点分布均匀,提高铜合金的综合力学性能.RE还可球化增强第二相,提高铜合金的耐磨性,却不降低冲击韧性.     

稀土对钨合金铸铁组织与性能的影响

研究了稀土处理对钨合金白口铸铁组织、机械性能和耐磨性的影响。结果表明，适量稀土可使金钱合金白口铸铁中的共昌碳化物由网状分布变为断网状分布，使其冲击韧性提高９７．６％，耐磨性提高１１．５％￣３６．７％。分析探讨了出现这些现象的原因。     

7050铝合金晶粒细化的研究

在普通连铸以及电磁连铸下制备了加入和不加细化剂Al-Ti-B的7050铝合金,研究了Al-Ti-B以及电磁场对合金晶粒细化的影响,结果显示加入0.2%的Al-Ti-B与磁场的引入均可有效的细化晶粒.此外,细化剂在磁场作用下依然可以发挥效用,在磁场与细化剂的共同作用下的晶粒细化效果比二者单独作用下的都要好,铸锭边部与中心晶粒尺寸分别达到70 μm和53 μm.     

超声波功率对铸锭内的气孔及组织细化的影响

研究了超声波功率对铝合金铸锭内气孔的影响,同时也考察了超声波功率对铝合金铸锭组织细化的影响,分析了超声波对铝合金铸锭内气孔影响的原因。研究结果表明,超声波在金属熔体内产生的空化效应可分为亚空化效应阶段和发展-发达阶段,只有在发展-发达阶段才具有良好的除气效果。     

稀土变质剂对超低碳钢铸态晶粒细化的研究

研究了稀土变质剂对超低碳铸钢晶粒尺寸的影响。结果表明，变质处理后超低碳铸钢中形成大量的高溶点化合物，电子探针分析表明其组成主要为稀土氧化物Ce2O3。这些高熔点化合物作为非均匀形核核心，增加了液固相变形核位置，使铸态晶粒尺寸明显减小，材料屈服强度显著提高。