Al-5Ti-1B合金的有效形核相与晶粒细化机制

Al-5Ti-1B合金是铝及铝合金的高效晶粒细化剂,可显著改善铝及铝合金的加工性能,提高铝材的质量,但Al-5Ti-1B合金对纯铝及铝合金的晶粒细化机制目前尚未研究清楚。本文分别采用Al-5Ti-1B,Al-10Ti,Al-4B合金和TiB2粉末对纯铝进行细化实验,通过比较TiAl3,TiB2和AlB2对铝晶粒的细化作用,利用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜和透射电子显微镜,研究了Al-5Ti-1B合金的有效形核相和晶粒细化机制。结果表明,TiAl3是铝晶粒的有效异质形核相,但Al-5Ti-1B合金中的TiAl3因在铝熔体中会熔化而不是铝晶粒的直接形核相。单独的AlB2和TiB2都不是铝晶粒的有效异质形核相,但TiB2通过表面包覆TiAl3后可成为铝晶粒的有效异质形核相。Al-5Ti-1B合金细化铝晶粒的机制为:TiAl3熔解于铝熔体中释放Ti原子,一部分Ti原子通过浓度起伏形成TiAl3,TiAl3再与铝熔体发生包晶转变生成α-Al晶粒直接起到晶粒细化作用。剩余Ti原子在TiB2表面偏聚形成TiAl3,TiAl3再与铝熔体发生包晶转变生成α-Al晶粒起到晶粒细化作用。     

Al—Ti—C铝合金晶粒细化剂的研究进展

对新型铝金晶粒细化剂Al-Ti—C的研究进展，制备方法，细化机理进行了述评。Al—Ti-C晶粒细化剂中的异质形核核心TiC形核，而α—Al又包在Al3Ti外面，形核几率大于相同添加量的Al—Ti—B。细化效果更好。     

Al-5Ti-1B细化剂对7050铝合金晶粒尺寸和热裂敏感性的影响

利用金相分析、扫描分析、热裂敏感性评估试验等方法,研究了Al-5Ti-1B细化剂对7050铝合金铸态晶粒细化的作用及铸造过程中热裂敏感性的影响。结果显示,随Al-5Ti-1B添加量的增加,7050铝合金铸态晶粒由粗大不规则的枝晶逐渐变为细小等轴晶,特别是从不添加到添加少量细化剂时细化效果更明显。经热裂敏感性评估,7050铝合金的热裂敏感性随细化剂的加入量增加而下降,说明晶粒细化可以改善合金铸造时的热裂缺陷。论文从晶粒细化对熔体流动、凝固收缩、应变集中等方面的影响解释了相关的机制。     

低成本TiH2粉末制备Ti/(TiB+TiC)复合材料的组织与性能

使用低成本的TiH₂粉末代替纯钛粉,通过添加B₄C原位生成TiB和TiC两种增强相,经过真空无压烧结及热挤压工艺制备出具有优异力学性能的Ti/(TiB+TiC)钛基复合材料,分析了制备工艺和增强相对复合材料组织与性能的影响。结果表明,TiH₂粉末具有较好的烧结活性,脱氢烧结样品的相对密度可达97.7%;经热挤压工艺,相对密度进一步提升到99.9%,接近于全致密。增强相TiB为短纤维状,TiC为颗粒状,均匀分布在等轴α-Ti基体中,能抑制等轴晶的长大,细化晶粒。热挤压工艺能进一步细化晶粒,使组织更加均匀致密,挤压态钛基复合材料具有高硬度和良好的强塑性匹配。TiH₂+4%B₄C(体积分数)挤压态复合材料维氏硬度Hv0.3 310,屈服强度683 MPa,抗拉强度851 MPa,断后伸长率15.1%。     

第二组元对铁基高温合金显微组织的影响

采用气体雾化法制备Fe-12Cr-2.5W-0.4Ti-0.25(Y2O3)铁基合金粉末,分别在该粉末中添加1%Al粉和1%Fe2O3粉,在1 250℃下热挤压,随后在1 050℃热处理。通过X射线衍射、扫描电镜和光学显微镜等研究Al和Fe2O3对铁基合金热挤压和热处理态显微组织的影响。结果表明:与基体合金相比,Al的添加可促进铁素体基体中元素的扩散,导致晶粒尺寸增大,同时由于Fe、Al互扩散系数的差异引起柯肯达尔效应,使合金孔隙度增大;添加Fe2O3后合金的孔隙度更大,氧化物和大量残余孔隙阻碍晶粒长大,因而晶粒尺寸减小。3种合金在1 050℃进行热处理时晶粒的长大规律均满足BECK方程,添加Al可提高合金的晶粒生长指数,而添加Fe2O3则相反。     

Al-5Ti-1B细化剂对2024铝合金铸态显微组织的影响

研究了Al-5Ti-1B细化剂对2024铝合金铸态显微组织的影响。结果表明:添加微量的Al-5Ti-1B细化剂,可使2024铝合金的铸态显微组织从粗大的枝晶细化为细小均匀的等轴晶。随着Al-5Ti-1B细化剂添加量的逐渐增加,2024铝合金的晶粒进一步细化。并且Al-5Ti-1B细化剂对2024铝合金的晶粒细化作用具有响应时间短、持续时间长的特点。     

Al-Ti—C晶粒细化剂的实验研究

采用常规熔铸工艺制得了含碳0．09％-0．71％的Al—Ti—C晶粒细化剂，并对熔体化学反应进行了热力学剖析。对Al—Ti—C中间合金的微观组织及TiC的尺寸与分布进行了X射线衍射、扫描电镜和光镜金相分析，研究了该细化99．7％的纯铝的细化效果：当以块状加入AlTi5CO．2．加入后2min晶粒明显细化且保温2h细化效果无任何衰减，而以粉末彤式加入时则细化效果很不11月显。     

铸造铝合金生产中用于晶粒细化的铝钛硼中间合金的改进

<正>欧洲专利EP2401411本专利涉及一种铸造铝合金细化晶粒用的Al-Ti-B中间合金的生产工艺的改进。该中间合金中含有可溶性的钛铝化合物Al3Ti和不溶性的铝硼化合物Al-B。其改进工艺为:首先,将铝硼合金粉末与K2Ti F6混合,再将该粉状混合物在约650℃的     

机械合金化制备Zr_(50)Al_(15)Ni_(10)Cu_(25)非晶合金粉末的非晶化机制

用Zr,Al,Ni和Cu的元素粉末,采用机械合金化的方法在转速为400 r/min、球料质量比20:1的条件下制备具有非晶结构的Zr50Al15 Ni10Cu25粉末,研究其非晶化机制。用X射线衍和扫描电镜分析粉末的结构、晶粒尺寸和形貌。结果表明:在球磨8 h后可使Zr50Al15 Ni10Cu25混合粉末非晶化,晶粒尺寸约80 nm;球磨过程中并没有出现任何过饱和固溶体或者中间合金相,非晶化过程是由于球磨过程中球磨罐和磨球对粉末的不断冲击、剪切、摩擦和挤压,使混合粉末中的晶粒极度细化而直接转变为非晶态颗粒,得到非晶粉末。     

机械合金化与热等静压制备Cu–Cr–Mo合金

通过机械混合和机械合金化工艺制备Cu–9.3Cr–9.3Mo（质量分数）粉末,并利用热等静压压制Cu–Cr–Mo合金。采用X射线衍射和激光粒度分析等方法表征了粉末物相、组织分布和粒度;通过对相对密度、硬度、电导率等性能检测和微观组织观察分析了合金性能。结果表明,机械合金化过程可诱导Cu–Cr–Mo过饱和固溶体形成,合金的晶格畸变程度提高,晶粒尺寸和粉末颗粒尺寸减小,制备的合金块材硬度高,相对密度和电导率理想,综合性能优异。     

Ti?Al?8V?5Fe合金粉末的制备及性能

为制备3D打印用粉末原料,选用真空自耗电弧熔炼技术制备的无“β斑”Ti?1Al?8V?5Fe（Ti185）合金锭,经高温锻造成?100 mm棒材作为电极棒,采用等离子旋转电极雾化技术制备球形Ti185合金粉末,利用振动筛分法、扫描电子显微镜、X射线衍射分析等手段对粉末性能进行表征。结果表明:Ti185合金粉末粒度分布较宽,主要在44～150 μm之间,粉末的氧含量（质量分数）≤0.14%,粒度≤44 μm粉末的收得率为11.6%。粒度≤150 μm粉末的流动性为24.79 [s?(50 g)?1],松装密度为2.79 g?cm?3,振实密度为2.99 g?cm?3。等离子旋转电极雾化技术冷却速度快,所制备的Ti185合金粉末均为β相,粉末颗粒球形度较高,基本无卫星粉。此外,粒度≥124 μm的粉末表面为胞状枝晶组织,存在少量很浅的凸凹不平的微小缩孔,内部组织为快速凝固形成的胞状结构,晶界粗大明显,呈多点形核特征。随着粉末粒度的减小,冷却速度提高,粉末颗粒表面的胞状枝晶组织逐渐减少,粒度44 μm以下粉末颗粒的表面较光滑,内部组织形核点明显增多且呈现放射状生长趋势,组织明显细化。     

用于铝合金晶粒细化的中间合金研究现状与分析

本文讨论了用于铝合金晶粒细化的中间合金研究与应用现状 ,在分析细化机理的基础上对新型细化剂AlTiB　　Re中间合金进行了初步探讨 ,结果表明 ,该中间合金是一种高效长久的晶粒细化剂 ,其效果优于进口的Al5TiB细化剂     

Al-5 Ti-1 B细化剂对7075铝合金组织与性能的影响

研究了Al-5 Ti-1 B细化剂对7075铝合金组织与性能的影响。结果表明：添加微量的Al-5 Ti-1 B细化剂可使7075铝合金的铸态组织从粗大的枝晶细化为细小均匀的等轴晶,随着Al-5 Ti-1 B细化剂添加量的逐渐增加,7075铝合金的晶粒平均直径逐渐减小,抗拉强度和伸长率逐渐提高。当添加0．3％的Al-5Ti-1B细化剂时,7075铝合金被细化为平均直径44．7μm的等轴晶,抗拉强度和伸长率分别提高至311 MPa和4．1％,与未添加Al-5 Ti-1 B细化剂相比,7075铝合金的晶粒平均直径下降了64．3％,抗拉强度和伸长率分别提高了13．1％和45．4％。     

Sc、Zr、Ti复合合金化对Al-5Mg 合金组织和性能的影响

通过向合金中单独或联合添加微量的Sc、Zr、Ti,研究了Sc、Zr、Ti复合合金化对Al-5Mg合金微观组织、再结晶抗力及力学性能的影响.研究结果表明合金中单独添加0.2%Sc,使合金的再结晶抗力、硬度和强度明显增加而塑性明显下降,但对合金没有晶粒细化效果.Sc、Zr复合合金化明显改善了Sc对晶粒的细化能力和再结晶抗力,合金的强度和硬度也进一步增加,但对塑性的影响不大.添加0.036%Ti进行Sc、Zr、Ti复合合金化使合金具有最佳的晶粒细化效果和再结晶抗力,但对合金的力学性能影响不大.原因在于Sc、Zr、Ti复合合金化降低了Al-Al3Sc共晶点,而且Zr、Ti可以代替部分Sc形成Al3Sc1-xZrx或Al3Sc1-xTix复合粒子,有利于凝固过程中形成与α-Al具有良好晶格匹配性的一次Al3Sc1-xZrx或Al3Sc1-xTix复合粒子及挤压和退火过程中二次复合粒子的析出.这些大量的、弥散分布的、与基体共格的粒子可以有效地阻止位错的运动和亚晶界的迁移,从而产生良好的细晶强化、弥散强化和亚结构强化效果.     

复合添加Ti、混合稀土对CuZnAl记忆合金晶粒度、性能的影响

用金相显微镜、扫描电子显微镜、电阻-温度测试仪、X-ray衍射仪等多种分析和测试手段，研究了复合添加Ti、混合稀土对CuZnAl记忆合金晶粒度、记忆性能、力学性能的影响。研究发现：Cu-25Zn-4Al形状记忆合金中复合添加一定量Ti、混合稀土能起到细化晶粒、提高强度的作用，同时具有良好的形状记忆效应，使用内标法可测定形状记忆合金中α相含量，以此作为评价合金形状记忆性能指标的依据；普通淬火后，合金也有可能发生贝氏体相变，并导致合金形状记忆性能的消失。     

两种不同的加料方式对铝钛硼中间合金成分的影响

在熔制A1-Ti—B中间合金时,氟钛酸钾、氟硼酸钾的不同的加料方式直接影响整个化学反应过程,从而对Al—Ti—B中间合金的化学成分即Ti,B元素的吸收率有一定影响;在其它（反应温度、反应时间）相同的工艺参数条件下,通过不同的原料添加方式得到的Al—Ti—B中间合金成分的对比,结果表明,不同的加料方式使得A1-Ti—B中间合金成分存在较大的差异,进而影响中间合金TiB2和TiAl3颗粒的分布,形貌及其尺寸大小。本文重点讨论加料方式对铝钛硼中间合金细化剂成分的影响。     

氟盐法制备Al-Ti-B中间合金工艺优化

采用氟盐与过热铝反应,在不同的工艺条件下制取Al—Ti—B中间合金。从Ti、B的回收率、反应生成 物以及微观组织的角度,对盐的加入顺序、加入方式、作用时间、搅拌强度等因素做了定性分析,对一些出现的问题 分析了原因并提出了解决方案。结果表明,在制备Al—Ti—B中间合金过程中,K2TiF6与KBF4应当充分混合一并 加入铝液,并且采用铝箔包好分批加入,或平铺在坩埚底部将熔炼好的铝液冲入反应;反应过程中应根据不同工艺 合理控制反应时间,并尽量加强搅拌。本文还提出在定性分析的基础上对合金成分、反应温度、作用时间等重要因 素进行正交试验,并引入稀土元素制取Al—Ti—B—Re中间合金细化剂。     

液相反应烧结制备Al–Si合金半固态坯料

通过Al、Si元素粉末的液相反应烧结制备了用于半固态成形的Al–6%Si（质量分数）合金坯料。研究结果表明,Al–6%Si混合粉末具有较好的冷压成形性能,经500 MPa冷压之后,其相对密度可达到97.6%。混合粉末的冷压压制特性可用黄培云压制方程进行描述。Al、Si元素粉末可以在585 ℃下发生反应生成液相,液相围绕等轴状的固相Al晶粒形成半固态组织。Al晶粒尺寸和液相含量随着反应时间的增加而增加。Al–6%Si元素粉末的反应烧结是一个液相持续存在的反应烧结系统,可以通过控制反应时间来控制半固态坯料的微观组织。     

氮化物弥散强化铁基合金的显微组织和力学性能研究

本实验向雾化Fe-12.8Cr-3.4W铁基粉末中引入氮化物粉末进行球磨,然后对球磨粉末进行热挤压和热轧制制备得到合金样品。对雾化粉末和球磨粉末的形貌和成分、各组成形合金的显微组织、各组成形合金的力学性能以及断口形貌进行了研究。实验结果表明,球磨对粉末晶粒起到了细化作用,同时球磨后粉末与空气接触会引入少量的氧,YN(氮化钇)的引入起到了细化球磨粉末的作用;在氮化物弥散强化合金中检测到了尺寸小于100 nm的Ti N和TiO_2的复合弥散颗粒,少量弥散颗粒与合金中的Cr、W、Y和O元素结合长大形成大于100 nm的复杂化合物颗粒。采用氮化钇制备的合金抗拉强度与氧化钇合金基本相同,延伸率增加,同时显微硬度提高;采用氮化钛和氮化钇进行制备的合金显微硬度进一步增加。     

稀土对Al-Mg合金铸态组织的影响

将混合稀土和La加入Al—Mg合金中。研究混合稀土和La在Al—Mg合金中的作用。结果表明，混合稀土和La对A1-Mg合金都起细化晶粒作用，其主要机理是稀土的加入引起凝固过程中溶质再分配造成固液界面前沿成分过冷度增大，但La的细化效果更明显。