TiC/Al和SiC/Al中间合金对Mg-Al系合金晶粒的细化

研制出两种新型的Mg-Al系合金晶粒细化剂——Al-4％TiC和Al-10％SiC中间合金。结果表明：这两种中间合金对Mg-Al系合金均有良好的晶粒细化作用。向AZ63合金中加入1％的TiC／Al中间合金可使其晶粒由原来的约2mm减小至250μm左右；向AZ31合金中加入0．5％的SiC／Al中间合金可使其晶粒由原来的约600μm减小至200μm左右。分析认为，表面覆有Al4C3过渡层的TiC和SiC颗粒可以作为α-Mg的结晶核心，同时SiC颗粒本身也可以作为α-Mg的异质结晶核心。大量异质结晶核心的存在是导致α-Mg晶粒细化的主要原因。     

Al-1.6B-0.4C中间合金对AZ63合金晶粒细化及硬度的影响

利用熔体反应法制备了一种Al-1.6B-0.4C中间合金,并用于细化AZ63合金。X射线衍射分析结果表明,中间合金Al-1.6B-0.4C的相组成除α-Al外,还有Al B2相和Al3BC相。在730℃下加入2.0 wt.%的Al-1.6B-0.4C中间合金,可以使AZ63合金的晶粒尺寸由350μm左右细化至60μm左右。AZ63铸态合金的布氏硬度由56.5增加至65.2,T6热处理后其布氏硬度会由62.0增加到71.7,提高15.6%。     

Al-C和Al-Ti-C中间合金对AZ91合金晶粒的细化

制备出两种用于AZ91合金晶粒细化的Al-C和Al-Ti-C中间合金.结果表明:这两种中间合金对AZ91合金均有良好的晶粒细化作用.向AZ91合金中加入1%的Al-C中间合金可使晶粒由原来的约130μm减小至65μm左右;向AZ91合金中加入1%的Al-TI-C中间合金可使晶粒由原来的约130μm减小至45μm左右.然而,两种中间合金添加量分别大于1%时,晶粒尺寸没有进一步的变化.分析认为:Al-C和Al-Ti-C中间合金起晶粒细化作用的分别是Al4C3相和Al4C3和TiC复合相.     

Al-5C中间合金对AZ31镁合金的细化机理

采用粉末原位合成工艺制备Al-5C中间合金,研究Al-5C中间合金对AZ31镁合金晶粒细化的影响及细化机理。结果表明：Al-5C中间合金由α（Al）和 Al 4 C 3两相组成,Al 4 C 3颗粒的尺寸分布由烧结时间控制。Al-5C中间合金能显著地细化AZ31镁合金晶粒尺寸,当Al-5C中间合金添加量低于2%时,随着Al-5C中间合金添加量的增加,AZ31镁合金晶粒尺寸减小。晶粒细化机理是由于 Al4C3与 Mn 反应生成的Al-C-Mn 颗粒能作为初生α-Mg晶粒的异质形核基底,从而细化晶粒。     

Al-Al_4C_3-TiC中间合金对Mg-Al系合金的晶粒细化

通过熔体原位反应法制备了一种Al-Al4C3-TiC中间合金。在该中间合金中,Al4C3颗粒被TiC颗粒包围,Al4C3颗粒和TiC颗粒尺寸分别在2.5~8.0μm和0.5~1.5μm之间。试验表明,该中间合金对AZ31有良好的细化作用。当加入1%的中间合金时,AZ31的晶粒尺寸由原来的1050μm减小到260μm。Al4C3颗粒或者Al4C3颗粒团簇充当了α-Mg的异质形核核心,这导致了明显的晶粒细化。     

Ce和Mg-Al4C3中间合金细化AZ31B镁合金的组织

采用SEM、EDS和XRD等测试手段,研究稀土元素Ce和Mg-50Al4C3中间合金对AZ31B镁合金显微组织的细化效果.结果表明,加入0.5%的Al4C3可显著细化AZ31B镁合金的枝晶组织和晶粒尺寸;添加0.5%的Al4C3和0.3%的Ce使合金的枝晶组织和晶粒尺寸进一步细化,α-Mg的平均晶粒尺寸由基体合金的280 μm降至约50 μm,同时,β相由连续网状转变为不连续的网状和细小的粒状,且产生新相Al4Ce.通过能谱分析及面错配度计算证实,Al4C3可作为初生α-Mg晶粒的良好异质核心.加入稀土元素Ce引起合金成分过冷的增加,从而能够激活固/液界面前沿潜在的Al4C3形核,提高Al4C3的形核率.     

Mg—Al—C中间合金对AZ31镁合金的晶粒细化

通过特种粉末冶金法制备了一种用于Mg-Al系合金晶粒细化的Mg-Al-C中间合金,初步分析了Mg-Al-C中间合金对AZ31镁合金的细化机理. 在该中间合金中,Al(C)固溶体分布在Mg颗粒的界面上.细化试验表明,该中间合金对AZ31(Mg-3Al-1Zn)合金有良好的细化作用.当加入3%该中间合金时,AZ31的晶粒尺寸由原来的850 μm减小到260 μm.     

新型Al-Ca-C中间合金对AZ91合金的细化作用

以Al粉、CaC2粉为原料,采用粉末冶金及原位合成法制备了一种新型Al-Ca-C中间合金用于AZ91合金的晶粒细化,Al-Ca-C中间合金中含有Al4C3、CaAl2、CaAl4相.试验表明,该中间合金对AZ91镁合金有良好的晶粒细化作用.当加入1.0％的Al-Ca-C中间合金时,AZ91合金的晶粒尺寸由原来的120～150 μm减小到40～50 μm.分析认为镁合金的细化机理为,Al4C3充当了α-Mg的异质形核核心,熔体中Ca与C原子则由于成分过冷进一步促进了晶粒细化.     

Al-B-C中间合金对ZM-5合金组织和性能的影响

采用OM、XRD和SEM等测试手段研究了Al-0.5B-0.7C中间合金对ZM-5合金组织及性能的影响,以及保温时间对合金力学性能的影响.结果表明:Al-0.5B-0.7C中间合金的相组成为Al4C3、Al3BC和α-Al.与变质剂Al-8Ti-2C相比,Al-0.5B-0.7C中间合金对ZM-5合金具有更好的组织细化效果和更高的力学性能.添加0.1％Al-0.5B-0.7C时,细化效果最佳,α-Mg晶粒明显细化,平均晶粒尺寸由原来的124 μm降低到65 μm;合金的综合力学性能最佳,其中抗拉强度、屈服强度和伸长率分别比末变质的ZM-5合金提高了17.3％、27.9％和57.1％ 此外,随着保温时间的延长,ZM-5合金的力学性能先提高后降低.     

RE对Al-5Ti-0.25C细化性能的影响

采用光学显微镜(OM)和X射线衍射仪(XRD)等分析手段,研究了RE对Al-5Ti-0.25C细化性能的影响,并对其细化机制进行了分析探讨。结果表明,加入质量分数为0.5%的Al-5Ti-0.25C中间合金能将3003铝合金晶粒尺寸细化至403μm,而Al-5Ti-0.25C-2RE中间合金中由于RE元素的加入,w(Al-5Ti-0.25C-2RE)=0.5%的中间合金可将3003铝合金晶粒尺寸细化至172μm。RE元素能够促进TiC粒子和TiAl3相生成,并促进TiC粒子在基体中均匀弥散分布,改变TiAl3形貌,还能与熔体发生反应生成Ti2Al20Ce相。     

Al-10%Mg中间合金细化Al-5%Fe合金的研究

通过改变Al-10%Mg中间合金晶粒细化剂加入量和熔体保温时间,研究了过共晶Al-5%Fe合金微观组织形态及力学性能.试验表明,在过共晶Al-5%Fe合金中加入Al-10%Mg中间合金细化剂,当加入量为1.2%、保温时间为90 min时,细化效果仍较好,Al-5%Fe合金中初生Al3Fe相由粗大板条状变为花朵状和颗粒状,尺寸明显减小,材料的强度和塑性明显提高.     

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.     

Al-5Ti-1B对AZ31合金组织与性能的影响

研究了Al-5Ti-1B中间合金不同添加量对AZ31镁合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,在AZ31镁合金中添加Al-5Ti-1B中间合金有利于组织性能的改善。在试验中,添加量控制在0.5%为佳,此时,合金晶粒尺寸达到最小,约为170μm,是AZ31镁合金未添加细化剂时晶粒尺寸的30%,抗拉强度及伸长率分别达到最大。AZ31镁合金组织性能的变化主要与Al-5Ti-1B中间合金中的游离Ti和TiB2有关。     

Mn、Fe对AZ91D镁合金中Al4C3细化效率的影响

采用OM、SEM、EDS等测试手段研究了Mn、Fe对Al4C3细化AZ91D镁合金显微组织的影响.结果表明,经0.6%Al4C3细化后,基体合金的平均晶粒尺寸由360μm减小至215μm.在此基础上,将基体合金的Mn含量由0.23%增至0.5%,可使合金的平均晶粒尺寸进一步降至130μm.继续增加Mn量至0.7%时,其晶粒尺寸变化不大.当基体合金中Fe含量由0.0021%增至0.1%时,晶粒尺寸由215μm减小至123μm.Mn、Fe对AZ91D合金中Al4C3细化效率的影响机制可能是,三者共同作用形成的Al-C-O-Mn-Fe复杂颗粒可作为α-Mg晶粒的异质核心.     

AlTiC中间合金对AlMg10合金的晶粒细化行为

研究了自制的Al-5Ti-0.25C中间合金对AlMg10合金的细化效应.结果表明,Al-5Ti-0.25C中间合金对AlMg10合金有良好的细化效果.当加入中间合金的质量分数达到0.2%,在670℃的浇注温度下保温5 min时,AlMg10合金平均晶粒尺寸由650μm变为71μm,综合细化效果达到最好.     

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%.     

Al3Ti4B中间合金对Mg-7Al-0.4Zn-0.2Mn合金显微组织和性能的影响

研究了Al3Ti4B中间合金对Mg-7Al-0.4Zn-0.2Mn合金的显微组织、力学性能及耐腐蚀性能的影响.结果表明:当Al3Ti4B加入量小于0.3%(质量分数)时,合金的平均晶粒尺寸显著减小;当Al3Ti4B加入量为0.3%时,合金组织显著细化,平均晶粒尺寸由未变质合金的135μm细化到30 μm,合金拉伸力学性能和耐腐蚀性能最好;当加入量超过0.3%时,晶粒粗化;具有密排六方结构的高熔点化合物Tm2(靠=2 980℃)和AlB(%=980℃)均可作为一Mg的异质核心,大量异质结晶核心的存在是导致α Mg晶粒细化的主要原因.     

微量B对AZ91镁合金显微组织与力学性能的影响

以AZ91-0.5Sr镁合金为研究对象,利用XRD、SEM以及拉伸性能测试研究了微量B对AZ91-0.5Sr镁合金显微组织和力学性能的影响.结果表明,添加Al-3B中间合金后,AZ91-0.5Sr合金的晶粒有所细化.AZ91-0.5Sr合金是由α-Mg固溶体和离异共晶形成的β-Mg17Al12相组成.添加B后,合金中出现新相Al4Sr.加入w(B)=0.03%后,合金的平均晶粒尺寸由原来的约125 μm降低到约80 μm.AZ91-0.5Sr合金的抗拉强度和伸长率分别是137 N/mm2和1.9%.加入w(B)=0.09%以后,合金的抗拉强度达到151 N/mm2,提高了10.2%,力学性能有所改善.     

Al-8Ti-2C中间合金对AZ91D镁合金的组织和性能的影响

研究Al-8Ti-2C中间合金对AZ91D镁合金组织和力学性能的影响。结果表明,添加Al-8Ti-2C中间合金可使AZ91D晶粒细化,而且可以改变-βMg17A112相的形态,由连续状或断续状β相转变为粒状β相,但当Al-8Ti-2C中间合金的加入量大于0.4%时,镁合金的晶粒有粗化趋势。Al-8Ti-2C中间合金对AZ91D合金拉伸强度和伸长率的影响具有类似的趋势,即随着Al-8Ti-2C中间合金加入量的增加,AZ91D合金的拉伸强度和伸长率先升高,后下降,当加入量为0.4%时具有最大值。AZ91D合金断裂机制存在着由解理断裂向准解理断裂再向解理断裂转化的模式。Al-8Ti-2C中间合金的加入,并没有改变基体-αMg的树枝晶形态,但对其尺寸大小有影响。     

镁合金细化剂Al-5Zr-1B合金的组织与细化性能

采用K2ZrF4和KBF4混合粉末与铝熔体直接反应制备镁合金晶粒细化剂Al-5Zr-1B合金,利用光学显微镜、X射线衍射仪和扫描电镜,研究了Al-5Zr-1B合金的显微组织及其对纯Mg和AZ31镁合金的晶粒细化作用。结果表明:Al-5Zr-1B合金中含有大量细小的ZrB2粒子,平均尺寸为0.2μm,ZrB2粒子作为异质形核核心使纯Mg和AZ31镁合金晶粒得到细化。随着Al-5Zr-1B合金添加量的增加,纯Mg和AZ31镁合金的晶粒尺寸逐渐减小。添加0.3%(质量分数)的Al-5Zr-1B合金,可使纯Mg晶粒从1400μm细化到120μm。添加0.6%的Al-5Zr-1B合金,可使AZ31镁合金晶粒从170μm细化到45μm。