动态合成对制备新型Al-Ti-B-RE细化剂第二相粒子的影响北大核心CSCD

为进一步优化铝中间合金细化剂的组织,提升细化性能,采用动态合成工艺制备新型Al-5Ti-1B-1RE中间合金晶粒细化剂,并与常规制备工艺进行对比,对所合成的中间合金的微观组织、细化工业纯铝的效果及力学性能进行了分析。试验结果表明:动态合成工艺制备的新型Al-5Ti-1B-1RE中间合金细化剂中的第二相粒子在Al基体中分布更具有细小均匀性;细化工业纯铝时,细化效果更好,细化后工业纯铝的极限拉伸强度和伸长率得以提高。     

新型Al-Ti-B-RE中间合金的合成及其细化性能的研究（英文）

为优化铝中间合金细化剂的组织,提升细化性能,采用熔配法工艺合成新型Al-Ti-B-RE中间合金晶粒细化剂,合成反应基于热力学和动力学分析是可能的、存在的、自发向右进行,在适当的工艺条件下,在基体中可生成均匀弥散分布的第二相Al_3Ti、TiB_2、Ti_2Al_(20)RE等粒子。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、光学显微镜(OM)和力学拉伸试验等分析方法对所合成材料的微观组织、细化效果及力学性能进行了表征。细化试验表明:自制的Al-5Ti-1B-1RE中间合金细化工业纯铝时,其平均晶粒尺寸小于150μm到达细晶粒度级别。拉伸试验表明:工业纯铝中加入0.2%自制的Al-5Ti-1B-1RE中间合金晶粒细化剂后有更优的机械性能,与未细化工业纯铝相比,抗拉强度提高了28.39 MPa,延伸率增加了29.97%,其性能明显优于某国产的Al-5Ti-1B丝中间合金细化剂。     

Synthesis and Refinement Performance of the Novel Al-Ti-B-RE Master Alloy Grain Refiner

为优化铝中间合金细化剂的组织,提升细化性能,采用熔配法工艺合成新型Al-Ti-B-RE中间合金晶粒细化剂,合成反应基于热力学和动力学分析是可能的、存在的、自发向右进行,在适当的工艺条件下,在基体中可生成均匀弥散分布的第二相A13Ti、TiB2、Ti2A120RE等粒子。采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、光学显微镜（OM）和力学拉伸试验等分析方法对所合成材料的微观组织、细化效果及力学性能进行了表征。细化试验表明：自制的Al-5Ti-1B-1RE中间合金细化工业纯铝时,其平均晶粒尺寸小于150 μm到达细晶粒度级别。拉伸试验表明:工业纯铝中加入0.2%自制的Al-5Ti-1B-1RE中间合金晶粒细化剂后有更优的机械性能,与未细化工业纯铝相比,抗拉强度提高了28.39 MPa,延伸率增加了29.97%,其性能明显优于某国产的Al-5Ti-1B丝中间合金细化剂     

Al-Ti-C-RE中间合金的制备及细化性能研究

以工业纯铝、Ti粉、石墨粉、富铈稀土为主要原料,制备了Al-5Ti-0.25C-2RE中间合金,并对纯铝进行了细化试验.通过光学显微镜、X射线衍射、扫描电镜以及能谱分析等方法,研究了该中间合金的微观组织和细化性能.结果表明:Al-5Ti-0.25C-2RE细化剂主要由α-Al基体、TiAl3、TiC、Al20Ti2Ce等相组成;稀土元素的加入促进了TiC的形成;细化剂最佳添加量为0.5wt％,保温120 min,此时细化剂都具有良好的细化效果.     

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。     

电流对电弧作用下合成Al-6Ti-1C中间合金的影响

采用工业纯铝、氟钛酸钾和石墨粉在电弧作用下制备Al-6Ti-1C中间合金,并利用OM、SEM、XRD和EDS对Al-6Ti-1C中间合金的显微组织和物相成分进行观察和分析,并采用Al-6Ti-1C中间合金对工业纯铝进行细化试验。结果表明,电流对Al-Ti-C中间合金的显微组织有着重要的影响。随着电流改变,TiAl3和TiC粒子的形态和分布也随之发生改变,并影响其细化晶粒的效果。在电流为70A时,电弧作用下制备出的Al-6Ti-1C中间合金对工业纯铝的细化效果最好。     

制备工艺对Al-5Ti-0.25C-2RE组织及细化效果的影响

采用两种不同的RE添加工艺制备了Al-5Ti-0.25C-2RE细化剂,并利用光学显微镜(OM)和X射线衍射仪(XRD)等研究了Al-5Ti-0.25C-2RE显微组织及其对纯铝的细化效果.结果表明,两种制备工艺所得Al-5Ti-0.25C-2RE细化剂的组织均由α-Al基体、长条状TiAl3相、TiC颗粒、包裹状和不规则块状Ti2Al20Ce相组成.采用先加稀土工艺制备的Al-5Ti-0.25C-2RE细化剂由于稀土元素促进了TiC粒子形成并充分改善了TiAl3相的尺寸,在0.5%的添加量时比后加RE制备的细化剂获得了更加优异的细化效果.     

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。     

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。     

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.     

超声制备Al-5Ti-1B晶粒细化剂的组织和细化效果

利用X射线衍射分析仪(XRD)、光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)对施加不同超声振动处理制备的Al-5Ti-1B晶粒细化剂的微观组织进行观察和分析,并使用工业纯铝作为研究对象进行细化试验。结果表明,在Al-5Ti-1B晶粒细化剂制备过程中,施加超声振动处理能显著改善其组织和细化效果。连续超声处理10 min制备的Al-5Ti-1B晶粒细化剂中TiAl3相均为细小的块状,平均尺寸为12.4μm,TiB2颗粒弥散分布在铝基体中,对工业纯铝的细化效果最好,可将纯铝晶粒细化至307μm。     

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%.     

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。     

细化变质处理对铸造A356铝合金组织性能及共晶硅生长机制的影响

研究了采用新型Al-5Ti-1B-1RE中间合金和Al-10Sr中间合金对A356铝合金进行单一或复合细化变质处理后的组织、力学性能和共晶硅生长机制的影响。结果表明：单一细化变质处理中Al-5Ti-1B-1RE中间合金对A356铝合金中α-Al相有明显的细化作用,合金的强度和维氏硬度显著提高;Al-10Sr 中间合金对共晶硅有强的变质作用,合金的伸长率明显提高;而经复合细化变质处理后α-Al相形状和尺寸变得更均匀细小,晶界更清晰,共晶硅相几乎都转变成更弥散、更细小的纤维状,片层状共晶硅也几乎完全消失,共晶硅长度由铸态40-60 μm降低到1-2 μm之间,达到完全变质效果,其力学性能显著高于铸态、单一细化变质剂处理的A356铝合金。未细化变质的A356铝合金中的共晶Si的生长方式为典型的小平面台阶生长,复合细化变质处理的共晶硅以孪晶凹槽机制生长为主,小平面生长特征逐渐减弱直至消失。     

Al-5Ti-1B-0.5RE对A356铝合金的细化效果

探讨了Al-5Ti-1B-0.5RE中间合金对A356铝合金的细化效果,并用OM、SEM、EDAX等进行微观组织观察分析.结果表明,该中间合金对A356铝合金不仅具有明显的晶粒细化效果,且具有显著的细化枝晶作用;RE对该中间合金的细化效果起到了重要作用,即该中间合金中(AlTiRE)相在铝液中不稳定,很快分解释放出RE元素,降低了表面能,减少了TiB2相的聚集倾向,增加了形核粒子的数量; 同时RE易吸附偏聚在铝熔体的晶界和相界面上,阻碍TiAl3相的生长,阻止针条状TiAl3相的形成,也增加了形核几率.此外,RE的加入可有效保证该细化剂及铝熔体的冶金质量,在一定程度上也增强了该细化剂的细化效果.     

Al-Ti-B-RE细化剂对Al-7．0Si-0．55Mg合金显微组织和力学性能的影响

研究添加Al-5Ti-lB-RE细化剂对Al-7．0Si-0．55Mg（A357）合金的显微组织和力学性能的影响。先利用真空熔炼技术制各Al-7．0Si-0．55Mg合金,然后在Al-7．0Si-0．55Mg合金中加入不同成分的Al-5Ti-1B-RE中间合金。通过X射线衍射仪（XRD）、金相显微镜（OM）和扫描电子显微镜（SEM）对显微组织和拉伸试样的断口形貌进行观察。在室温下对合金的力学性能进行测试。观察Al-5Ti-1B-RE细化剂的形态以及内部结构,可以发现以TiB,为异质形核核心的TiAl3／Ti2Al20RE的壳层结构相。在Al-7．0Si-0．55Mg合金中加入Al-5Ti-1B-3．0RE细化剂后,抗拉强度会有明显提升,直到0．2％添加量时,抗拉强度会达到峰值。     

电解低钛铝制备Al-9%Si合金的晶粒细化

分别以纯铝和电解低钛铝为母材制备Al-9%Si合金,对Al-5%Ti、Al-5%Ti-1%B和Al-4%B中间合金对纯铝制备合金的晶粒细化效果与Al-4%B对电解低钛铝制备合金的晶粒细化效果进行了对比试验研究。结果表明:Al-5%Ti-1%B中间合金的细化效果明显优于Al-5%Ti中间合金,向电解低钛铝制备的Al-9%Si合金中按51∶钛硼质量比添加Al-4%B中间合金,可获得比Al-5%Ti-1%B中间合金更好的细化效果;在硼添加量较低时,细化效果也优于Al-4%B细化纯铝制备合金。对试验结果进行了讨论,对铝硅合金的细化机理进行了分析。     

熔铸法制备Al-Ti-C(石墨烯)细化剂及其对Al-6Mg合金力学性能的影响

采用石墨烯、工业纯铝和海绵钛在中频感应炉中熔炼制备了Al-5Ti和Al-5Ti-0.3C铝合金晶粒细化剂(石墨烯进行了粗化处理),通过金相显微镜,扫描电镜,X射线衍射仪,能谱仪和万能拉伸试验机研究了该晶粒细化剂的显微组织及其对Al-6Mg合金的细化效果。结果表明,两种晶粒细化剂均主要由Al相和Al3Ti相组成,在Al-5Ti-0.3C晶粒细化剂的Al基体中含有一定量的碳。两种细化剂分别加入到Al-6Mg合金中,Al-5Ti-0.3C细化效果明显优于Al-5Ti细化剂的。加入质量分数为1%的Al-5Ti-0.3C的细化剂,显著提升了Al-6Mg合金的综合力学性能,抗拉强度和屈服强度分别达到203 N/mm~2和128 N/mm~2,伸长率和断面收缩率分别为11%和15.29%。用石墨烯做碳材料制备Al-5Ti-0.3C晶粒细化剂,其细化机制有待于深入和系统的研究。     

粉末压制Al-5Ti-1B合金的显微组织与晶粒细化性能

采用气雾化工艺制备Al-5Ti-1B合金粉,然后压制成Al-5Ti-1B合金,研究了粉末压制Al-5Ti-1B合金的显微组织与晶粒细化性能,并与铸造Al-5Ti-1B合金进行了比较。结果表明:气雾化快速凝固可以抑制TiB_2粒子的团聚和细化TiAl_3相,使TiB_2粒子和TiAl_3相均匀分布在粉末压制Al-5Ti-1B合金的α(Al)基体上。在纯铝熔体中添加0.2%(质量分数)的粉末压制Al-5Ti-1B合金并保温2 min,可使纯铝的晶粒组织从粗大的柱状晶细化为平均直径为183μm的等轴晶。保温时间延长至180 min,纯铝的晶粒平均直径仍保持在229μm。与铸造Al-5Ti-1B合金相比,粉末压制Al-5Ti-1B合金具有更强的晶粒细化能力和抗细化衰退能力。     

Al-5Ti-0.25C-2RE对3003铝合金组织的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)等手段,研究了Al-5Ti-0.25C-2RE中间合金对3003铝合金铸态组织的影响.结果表明:Al-5Ti-0.25C-2RE中间合金能有效细化3003合金晶粒,0.5wt.％的添加量可将3003晶粒由1 729 μm细化至172 μm; Al-5Ti-0.25C-2RE中问合金对3003合金晶粒细化具有速效性和长效性,保温15 min时晶粒被细化至156μm,细化效果达到最佳;Al-5Ti-0.25C-2RE中间合金能有效将3003合金中长针状第二相变质成细小短杆状和颗粒状.