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.     

经ECAP变形的Al-5Ti-1B中间合金对纯铝细化效果的影响

对Al-5Ti-1B中间合金进行等通道挤压变形(ECAP),研究了Al-5Ti-1B中间合金经ECAP变形前后对纯铝晶粒的细化效果,分析了Ti添加量及晶粒生长限制因子对纯铝细化效果的影响。结果表明,随着Ti含量的增加,形核质点增多,纯铝晶粒由约1 220μm细化到70μm左右。ECAP变形明显提高了Al-5Ti-1B中间合金的细化效果,建立了晶粒尺寸与晶粒生长限制因子的关系。     

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。     

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。     

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.     

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-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。     

中间合金对A356.2合金细化的效果

采用铝业协会制订的TP-1型标准测试法,对Al-10RE、Al-5Ti-1B、Al-5Ti-1B-10RE等中间合金对A356.2合金的细化效果进行评价,以优化铝合金轮毂制造过程中合金熔体细化处理工艺。结果表明, Al-5Ti-1B-10RE中间合金中的RE不仅可以有效抑制晶粒尺寸的衰退,而且在一定程度上改善Ti、B、Sr对A356.2合金显微组织的细化和变质效果;TP-1型晶粒度检测法是一种简单、直观、准确的中间合金细化效果在线评价方法。     

熔体保温时间对ZL101A合金晶粒细化的影响

通过采用Al-5Ti-1B中间合金结合传统盐类变质工艺,研究了熔体保温时间对ZL101A合金晶粒细化的影响。结果表明,因Ti Al3等的异质形核作用,冷却曲线上熔体处理后初晶形核过冷度明显降低。Al-5Ti-1B中间合金的晶粒细化作用主要源于Ti Al3粒子,由于板块状双金属化合物Ti Al3/Ti B2在α-Al基体(a)及共晶硅(b)中的聚集,细化剂逐渐出现衰退。熔体保温时间超过60 min后共晶硅粗化,因此,建议ZL101A合金熔体保温时间不应超过1 h。     

其他元素对Ti或Ti＋B细化铝晶粒效果的影响（1）

铝熔体中存在其他元素时,不论是杂质元素还是合金化元素,他们都会对Ti或Ti+B添加剂细化铝晶粒的效果发生影响。有一些元素能提高或改善这种细化效果;而另一些元素则减弱Ti或Ti+B的细化作用,即使细化剂“中毒”。本文评论了很多元素对细化效果的影响,论述了对它们的影响作用进行解释的假说。对一些元素例如Zr和Cr的“中毒”作用提出了不同的解释。     

铝熔体中金属间化合物的稳定性及其对晶粒细化的影响

几年前,就介绍了某些过渡金属作为熔体添加剂可使铸铝晶粒细化。这已广泛用于工业上,尤以钛作晶核剂时细化效果最佳。一般把中间合金加到静置炉或铸造流槽的熔体内。最常用的是成分为Al-5％Ti-1％B(重量比,下同)的中间合金,也可用铝钛中间合金。图1为A1-Ti、A1-Zr、Al-Nb合金相图     

高强韧Al-Si(A357)合金的晶粒细化研究

对高强韧Al-Si(A357)合金晶粒细化技术进行了研究.结果表明:采用Ti,B复合细化时,细化效果比单一Ti,B,Zr细化效果更好,随B量增加,同时细化效果明显改善.采用Ti,B,Zr复合细化时,当Ti/B=1,0.2时,Zr促进晶粒细化:当Ti/B=5时,Zr却阻碍晶粒细化.Al-5Ti-1B细化剂对Al-Si合金具有良好的细化效果.对于Al-Si合金而言,最佳的工艺为720℃加入4%的细化剂,保温5～10 min.     

Al-B中间合金对铝合金晶粒的细化机理

通过对Al-B中间合金在纯铝、Al-0．5％Si、Al-1％Si、Al-1．5％Mg以及Al-4％Cu合金中的晶粒细化作用的实验研究,分析B的晶粒细化机理。结果表明：Al-B中间合金对纯铝的细化作用很弱,仅当B含量高于0,04％时,才表现出一定的细化效果。对于Al-0．5％Si、Al-1％Si、Al-1,5％Mg和Al-4％Cu合金,加入少量的B,对合金几乎没有细化作用：但当B含量达到0.02％时,合金晶粒明显细化,晶粒尺寸显著下降：增加B含量,晶粒尺寸继续下降,但下降速度趋缓。这表明AlB2不能作为液态铝的形核中心,而共晶反应机制是Al-B中间合金具有晶粒细化作用的主要原因。     

Al-5Ti-B-Ce与Al-5Ti-B-La中间合金对工业纯铝晶粒细化效果的对比

以K2Ti F6、KBF4、Ce、La为原料,采用氟盐反应法制取Al-5Ti-B-Ce与Al-5Ti-B-La中间合金晶粒细化剂,利用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱分析(EDS)等手段,研究了所制得的Al-5Ti-BCe与Al-5Ti-B-La中间合金的第二相形状、大小以及分布等。结果显示,Al-5Ti-B-Ce与Al-5Ti-B-La中间合金的显微组织均由α-Al、块状或条状Ti Al3、Ti B2颗粒,块状Ti2Al20RE组成;中间合金中Ti Al3、Ti2Al20RE分布情况、形状及大小不同,且Ti B2颗粒分布及聚集情况不同。自制Al-5Ti-B-Ce与Al-5Ti-B-La中间合金对工业纯铝都有很好的细化效果。在铝熔体温度770℃、细化剂添加量为铝熔体质量的0.3%、保温10 min的条件下,Al-5Ti-B-Ce中间合金对工业纯铝的细化效果优于从国外某公司进口的和国内某公司生产的Al-5Ti-B中间合金对工业纯铝的细化效果。     

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%.     

精炼处理对Al-Si-Mg合金熔体中TiB2粒子的影响

加入Al-5Ti-1B中间合金的Al-Si-Mg合金熔体,经N2气精炼处理后试样的晶粒尺寸较精炼处理前明显粗化,即精炼处理显著削弱了Al-5Ti-1B中间合金对Al-Si-Mg合金的细化效果。分析认为,精炼过程中一部分TiB2粒子及其聚集团极易被N2气泡捕获并游离出熔体,使异质形核衬底数目大幅减少。针对精炼对细化效果的不利影响,提出了两种解决方案,即采用Al-5Ti-0.6B-0.2C中间合金或先精炼后添加细化剂的操作工艺。     

5182铝合金铸态组织及性能的研究

通过比较不同细化方法细化的Ti含量相同的5182铝合金的微观组织及性能，得出5182铝合金组织及性能达到最优时的细化元素的种类及含量。研究发现，细晶铝锭＋0．25％Zr的晶粒细化能力接近于Al-5Ti-1B中间合金，同时制得的5182铝合金的硬度也是最大的。细晶铝锭＋0．16％La、细晶铝锭＋0．20％RE的晶粒细化能力虽不及Al～5Ti-1B和GRAl＋0．25％Zr，但可使析出相球化。均匀化处理使5182铝合金中晶界和二次枝晶间析出物发生球化。     

Al-5Ti-1B对ZL101A合金晶粒细化效果影响

Al-5Ti-1B中间合金常用作ZL101A合金的细化剂,然而,在熔体长时间保温后,其细化效果逐渐减少。本文研究了Al-5Ti-1B对ZL101A合金晶粒的细化效果。结果表明,熔体保温90 min后Al-5Ti-1B中间合金明显出现衰退,α初晶明显粗化,而在冷却曲线上表现为初晶过冷度明显升高。Al-5Ti-1B的异质形核作用源于TiAl_3粒子,其细化剂的衰退是多种因素综合影响的结果。因此,建议ZL101A合金熔体保温时间不应超过1 h。     

Ti、Zr复合微合金化对合金的抗晶粒细化衰退性能影响

采用铸锭冶金法制备了Ti,Zr单独及复合微合金化的铝合金,采用OM、SEM、EDS及XRD等手段,研究并对比了Ti,Zr单独及复合添加时对合金晶粒的细化作用及在不同保温时间下对合金抗晶粒细化衰退性能的影响。结果表明,Ti,Zr复合添加时的晶粒细化效果比等量的Zr或Ti更加优异,且对合金晶粒细化衰退的抑制作用更加显著,当Al-0.15Zr-0.15Ti合金熔体的保温时间长达110 min时,合金仍保持着良好的晶粒细化作用。     

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。