超声制备Al-5Ti-1B中间合金中TiB2粒子尺寸分布及其晶粒细化性能

在连续高能超声作用下,制备出一种新型的Al-5Ti-1B中间合金,研究了该中间合金的微观组织、形核相TiB2粒子尺寸分布以及它对工业纯铝的晶粒细化效果.结果表明,与常规制备方法相比,在4 min连续高能超声振动作用下,可使Al熔体对混合氟盐的吸收率达到100%,大大缩短了制备反应时间.Al-5Ti-1B中间合金中,TiAl3相呈现10~20μm小团块状;TiB2粒子为规则多边状,并有清晰的外形轮廓,呈松散聚集团状分布;TiB2粒子的平均尺寸以及尺寸跨度大大降低,分别为646.9 nm、1.2μm.该中间合金的优良组织特性显著提高了其晶粒细化性能,用此中间合金可将工业纯铝的铸态晶粒尺寸细化至45μm.     

Al-Ti-B中间合金中第二相沉淀现象研究

采用氟盐铝热反应法制取Al-Ti-B中间合金细化剂,对其反应过程进行了分析.通过对比挤压前后的微观组织,研究挤压变形对组织造成的影响.结果表明,挤压使得TiAl3颗粒尺寸减小、表面趋于平滑,挤压过程中发生的再结晶现象使TiB2分布均匀弥散.另外通过静置实验研究了α-Al基体中第二相的沉淀现象,深入分析了沉淀过程及原因,提出了减少第二相颗粒聚集、沉淀的方法,着重强调了优化挤压工艺和添加适量稀土元素的作用.     

TiB2粒子细化铝合金的电子理论分析

利用固体分子经验电子理论对在铝合金细化过程中起主要作用的TiB2 粒子的价电子结构进行了分析和计算。结果表明 ,TiB2 中的共价电子主要集中在最强的B B键上 ,其晶体中的B B键可形成稳固的六边形结构。大量弥散分布的TiB2 粒子在铝熔体中形成了与石墨类似的连续网状结构 ,为TiAl3 在其上成核提供了平面衬底。TiB2与TiAl3 之间的润湿角较小 ,使成核所需的能量较低。加之TiAl3 与α Al之间具有良好的晶格对应关系 ,从而形成了大量的异质晶核 ,使铝合金得到细化。     

稀土对铝钛硼中间合金组织及细化性能的影响

采用氟盐铝热反应法制取不同稀土含量的Al-Ti-B-RE中间合金,并对其微观组织和细化效果进行了分析,讨论了稀土元素对Al5Ti1B组织及性能的影响。X射线衍射及能谱分析证明,稀土元素和TiAl3结合生成了Ti2Al20RE,同时TiAl3尺寸减小、数量减少;TiB2尺寸、形态不受影响,但分布更加均匀弥散。细化效果试验表明稀土元素确实可以提高Al5Ti1B中间合金的细化效果。在5Ti1B系Al-Ti-B-RE中间合金中,稀土元素的最佳质量分数为3.53%,此时能取得最理想的微观组织和细化效果。     

稀土对铝钛硼中间合金组织及细化性能的影响

采用氟盐铝热反应法制取不同稀土含量的Al-Ti-B-RE中间合金,并对其微观组织和细化效果进行了分析,讨论了稀土元素对Al5Ti1B组织及性能的影响。X射线衍射及能谱分析证明:稀土元素和TiAl3结合生成了Ti2Al20RE,同时TiAl3尺寸减小、数量减少;TiB2尺寸、形态不受影响,但分布更加均匀弥散。细化效果试验表明稀土元素确实可以提高Al5Ti1B中间合金的细化效果。在5Ti1B系Al-Ti-B-RE中间合金中,稀土元素的最佳质量分数为3.53%,此时能取得最理想的微观组织和细化效果。     

Al-Ti-C-B中间合金对高铝锌基合金组织和性能的影响

研究了Al-6.53Ti-0.3C-0.46B中间合金（Ti:C＞4:1）对高铝锌基合金的组织和性能的影响,结果表明,加入适量的中间合金可显著细化合金的显微组织,初生富铝α相从粗大的树枝晶转变为细小均匀等轴晶,等轴晶尺寸30~50 μm。砂型铸造条件下,合金的伸长率从1.7%提高到10.0%,拉伸强度在410 MPa左右。金属型铸造条件下, 合金的伸长率从1.0%提高到16.0%,拉伸强度约407 MPa。尽管组织显著细化,但拉伸强度并没有显著增加。高铝锌基合金组织细化的机理主要通过加入Al-Ti-C-B中间合金增加了异质形核质点。     

Al-Ti-B中间合金微观组织的形成与演变

为了优化中间合金细化剂的组织,进而提高细化性能,采用氟盐铝热反应法制取A l5T i1B中间合金。在化学反应热力学和动力学基础上,对中间合金典型的铸态微观组织进行了分析,并通过对比热挤压前后的微观组织,研究挤压工艺对组织的影响。结果表明,铸态条件下T iB2主要呈4种分布形态:附着在T iA l3上,分布在T iA l3之间,规则排列在晶界处,形成团聚。经热挤压之后T iA l3颗粒尺寸减小,表面趋于平滑,挤压过程中发生的再结晶现象使T iB2分布均匀弥散。要取得理想的中间合金组织,优化挤压工艺同控制化学反应和铸造凝固条件一样重要。     

基于厚向组织性能考量的7B50铝合金中厚板回归再时效热处理

为解决T6态高强铝合金强度高而耐蚀性难以满足使用需求,采用三级时效工艺来改善析出强化相特别是晶界析出相的形貌、尺寸、分布等,并通过研究不同回归处理制度对组织、性能的影响而获得适宜7B50铝合金中厚板的三级时效工艺.研究发现提高回归温度或延长回归时间均会使中厚板心部及表层组织的晶内和晶界析出相发生粗化并析出稳定η-MgZn2相,导致强度下降、电导率上升,其中回归温度对强度和电导率的影响显著.三级时效处理虽使晶内析出相尺寸有所增加,但却使T6态连续分布的晶界析出相呈断续分布,结合心部和表层强度及电导率测量结果认为合适的回归处理制度为165℃/6 h.然而,热轧引起中厚板表层较心部更为严重的变形使表层含有更多的亚晶或亚结构且其分布更均匀,从而使表层更快到达峰时效,进一步的回归再时效处理则使表层析出更多稳定η相,而η相的形成与晶内析出相的粗化长大是造成表层和心部强度差异的关键.虽然淬火/三级时效态表层和心部的晶粒结构存在差异,且局部出现亚晶合并长大,但其对强度的提升效果远低于表层析出稳定η相所引起的强度下降.可见,三级时效工艺并不能缓解7B50铝合金中厚板心部和表层的性能差异,但可使表层和心部的强度、电导率满足某实际工况要求.     

Al-Ti-C-B中问合金对高铝锌基合金组织和性能的影响

研究了A1-6．53Ti-0．3C-0．46B中间合金（Ti：C〉4：1）对高铝锌基合金的组织和性能的影响,结果表明,加入适量的中间合金可显著细化合金的显微组织,初生富铝Or．相从粗大的树枝晶转变为细小均匀等轴晶,等轴晶尺寸30-50μm。砂型铸造条件下,合金的伸长率从1．7％提高到10．O％,拉伸强度在410MPa左右。金属型铸造条件下,合金的伸长率从1．0％提高到16．O％,拉伸强度约407MPa。尽管组织显著细化,但拉伸强度并没有显著增加。高铝锌基合金组织细化的机理主要通过加入A1．Ti-C,B中间合金增加了异质形核质点。     

Al含量对AJC镁合金显微组织和力学性能的影响

以Mg-4Al-2Sr-1Ca合金为基体,在提高合金中Al含量的基础上,配制了不同成分的几种Mg-(4-7)Al-2Sr-1Ca合金.研究了Al含量对Mg-Al-Sr-Ca合金显微组织和力学性能的影响.研究发现,Mg-4Al-2Sr-1Ca合金的主要组成相为α-Mg,沿枝晶界分布的Mg2Ca α-Mg共晶相、Mg-Al-Sr三元相及晶内Al2Ca颗粒相.当Al元素质量分数增大到5%～6%时,合金中出现了(Mg,Al)2Ca相;进一步增大Al元素质量分数至7%,另一种新相Al4Sr相也被观察到.随着Al含量的增大,合金的强度和塑性在室温和高温下都有所上升.在175℃/70MPa和200℃/70MPa下,Mg-5Al-2Sr-1Ca和Mg-6Al-2Sr-1Ca合金表现出了比其他合金更好的高温抗蠕变性能.