铝及其合金晶粒细化的探讨

对近年来所使用的晶粒细化剂进行了回顾和综述,从细化机理徼手论述了铝及其合金的细化效果以及常用的晶粒细化剂的优缺点。     

Al-Ti-B和La稀土复合熔体处理对工业纯铝的细化作用研究

通过对比实验的方法,分别研究了Al-Ti-B、La稀土以及Al-Ti-B和La稀土复合熔体处理对工业纯铝组织和机械性能的影响.结果表明:单一的Al-Ti-B和La稀土均能减小工业纯铝的晶粒度,La稀土细化效果弱于Al-Ti-B,但当Al-Ti-B和La稀土复合熔体处理后细化效果明显,同时,可进一步改善其塑性、强度.     

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中间合金生产方法及发展趋势

阐述了各种铝及铝合金铸锭晶粒细化的方法,得出Al-Ti-B中间合金是目前工业生产条件下,在铝熔体中添加细化剂进行细化铸锭的晶粒中最经济有效的方法.在过去50多年里,国内外科研工作者对铝钛硼的晶粒细化进行了广泛而又深入的研究,开发出了氟盐反应法、纯钛颗粒法、氧化物法、电解法、铝热还原法和自蔓延高温合成法等多种铝钛硼中间合金的制备方法和半连续铸造挤压法、连续铸轧法和连续铸挤法等多种线材成型方式.通过分析铝钛硼各种制备方法和线材成型方式的优缺点,得出通过氟盐反应法和连续铸轧法生产的铝钛硼中间合金线材,具有制备工艺简单、生产成本低、产品质量稳定、细化效果显著等优点;另外发展新型制备工艺和新型Al-Ti-B中间合金细化剂,是其一个重要的发展方向.     

Al-Ti-B合金线杆生产工艺及细化效果

借助Ｘ射线衍射、扫描电镜、金相显微技术等手段，对采用快速冷凝喷粉或离心制粒－挤压法制得的Ａｌ－Ｔｉ－Ｂ中间合金线杆的组织结构和其晶粒细化效果进行了研究．实验表明，采用这种工艺，中间合金的相组成和相结构并未发生变化；其中ＴｉＡｌ＿３，ＴｉＢ＿２相颗粒的形貌、尺寸、分布等明显改善；晶粒细化效果好。这一结论证实了上述工艺的可行性和先进性，并为ＣＯＮＦＯＲＭ（连续挤压）生产该金属材料开辟了新途径。     

Al-Si系合金的细化变质研究

阐述了近年来对Al-Si系合金基体晶粒细化元素、初晶Si及共晶Si变质元素、复合变质剂的研究,努力找到合适的细化变质方法,以得到优良的铸锭组织.     

Zr在Mg-9Gd-4Y合金中的晶粒细化机制

研究了不同Zr含量对Mg-9Gd-4Y合金晶粒大小的影响及Zr的晶粒细化机制.结果表明,Zr可以明显细化合金的晶粒,且随Zr含量增加,晶粒变得更细小.微观组织分析表明,在Zr含量较高的合金中,几乎每个晶粒内都含有至少一个富Zr的核;而在Zr含量较低的合金中没有发现这种核.在高Zr含量和低Zr含量的合金中,晶粒细化的机制不同:在低Zr含量合金中,Zr以抑制晶粒长大为主;在高Zr含量合金中,Zr以促进异质形核为主.     

低钛铝合金晶粒细化的凝固计算

基于单个晶粒生长所形成的成分过冷为邻近的形核颗粒提供形核所需成分过冷的假设，提出晶粒细化的相关晶粒尺寸(RGS)判据。0．03％TiB2细化不同含钛量的铝合金的试验数据拟和出的形核过冷度与试验测量结果较一致。分析发现成分过冷区初期其形成的速率正比于抑制生长因子Q，成分过冷参数P可作为柱状晶向等轴晶转变的判据。对于使用强形核颗粒合金的晶粒尺寸可用直接使用抑制生长因子Q来衡量，而弱形核颗粒使用RGS可能更准确一些。     

熔体温度处理细化亚共晶Al-Si合金组织

利用正交试验的方法对熔体温度处理细化亚共晶Al-Si合金的凝固组织进行了研究，结果表明，经过熔体温度处理后，凝固组织中一次枝晶尺寸明显减小，长的树枝晶变为短的树枝晶或等轴晶，并且枝晶数量明显增多；二次枝晶臂间距变化不明显，从原子团簇的角度分析认为，这是由于高，低温熔体混合后，低温熔体中大的原子团簇得到细化，从而导致混合熔体中形核质点增殖的结果，研究同时发现，高，低温熔体的混合方式对熔体温度处理效果有直接影响，熔体的均匀混合有利于增大熔体凝固过冷度，减小临界晶核半径，促进凝固组织的细化。     

AlTiB中间合金细化剂的研究

研究了ＡｌＴｉＢ中间合金细化剂,检查了其显微组织及细化工业纯铝的性能,并与国内外ＡｌＴｉＢ中间合金细化剂进行了对比。结果表明,ＡｌＴｉＢ中间合金细化剂含有ＴｉＡｌ３,ＴｉＢ２第二相,它们形成尺寸细小,弥散分布的多相粒子团,其细化工业纯铝晶粒的能力明显优于国内外的ＡｌＴｉＢ中间合金。     

Effect of Sr addition on the grain refinement of AZ31 magnesium alloys

The grain refinement mechanisms of Sr in the AZ31 magnesium alloys were studied by both phase diagram calculation and experimental analysis.The influence of Sr content on the solute distribution coefficients of Al and Zn during solidification was investigated in order to find out whether Sr addition can enhance the grain refinement efficiency brought by Al and Zn.The results showed that Sr addition can promote the segregation in liquid phases for both Al and Zn during solidification,therefore enhance the grain refinement effects by Al and Zn in AZ31 magnesium alloys.And the effect of Sr addition on the solute distribution coefficients for Al is larger than that of Zn.Sr addition can improve the GRF values by itself and also improve the GRF values of Al and Zn to the AZ31 magnesium alloys,and the grains are refined consequently.     

铝合金的晶粒微细化研究

针对3种典型铝合金研究了采用ECAP法细化晶粒的效果,用TEM观察了经ECAP变形的合金在退火过程中的微观组织形态的演变。结果表明:采用ECAP方法与适当的热处理工艺相匹配,可以将铝合金晶粒细化到1μm以下,细化效果与合金成分有一定的关系,合金化程度高的合金,可达到的细化效果更好。随退火温度的提高,采用ECAP方法变形的合金晶粒尺寸增大,强度下降,延伸率增加。图5,参12。     

Precipitation behavior and grain refinement of burnishing Al-Zn-Mg alloy

Burnishing is a unique strengthening approach to improve the strength of surface layer and remains the ductility of the interior of metallic materials. In this work, burnishing treatment was employed to improve the surface microstructure of naturally aged Al-Zn-Mg alloys after solid solution. Transmission electron microscopy, highresolution transmission electron microscopy, X-ray diffraction and nano-indentation were used to characterize the effects of the burnishing on the microstructures of surface layer and Guinier-Preston(GP) zones. It was indicated that GP zones uniformly distributed and dispersed in the matrix before burnishing, and the amount of GP zones decreased dramatically after burnishing processing. Additionally, the grains in the surficial layer were refined into nano-crystals with an average grain size of 78 nm. Burnishing treatment not only led to formation of large number of dislocation substructures in the sub-surface and near-matrix surface, but also promoted the precipitation of metastable η' phase at grain boundaries. The synergistic effects of the grain refinement, dislocation multiplication and the precipitation of η' phase strengthen the burnished layer of Al-Zn-Mg alloy.     

超声冲击设备及晶粒细化实验研究

介绍了超声冲击晶粒细化表面处理方法以及系统的总体结构,分析了超声电源功率控制和频率跟踪的实现方法,采用由STC单片机、UC3875移相芯片等组成的、功率输出稳定可调节、频率自动跟踪的超声波电源,搭建了超声冲击晶粒细化设备。对电源输出信号进行了测试,进行了两种材料的表面冲击试验。试验结果表明该设备可以满足超声表面晶粒细化冲击的要求。     

Grain refinement of Mg-Li-Al cast alloys by adding typical master alloys

Commercial Al-3Ti-1C and Al-5Ti-1B master alloys were added in order to refine the grains of Mg-Li-Al alloys.The effects of their addition levels on grain refinement of Mg-Li-Al cast alloy were investigated and the mechanism of the grain refinement was discussed.The results showed that the addition of Al-3Ti-1C master alloy reduced the grain size of LA141 cast alloy from 900μm to 400μm,while the addition of Al-5Ti-1B master alloy reduced the grain size of LA51 cast alloy from 500μm to 240μm.The grain ref...     

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.     

Sr对ZK60镁合金晶粒细化的影响

用金相显微分析、扫描电镜分析及能谱分析等方法研究了Sr对ZK60镁合金晶粒细化的影响. 结果表明:添加少量的Sr对ZK60镁合金有很好的组织细化效果,但其细化效率受Sr加入量和熔体保温时间的影响较大. 在给定熔体保温时间的条件下,随着Sr质量分数从0.01%增加到0.1%,晶粒细化效率逐渐提高. 在给定Sr加入量的条件下,当熔体保温时间为20～80min时,晶粒细化效率随熔体保温时间的延长而提高;当熔体保温时间超过80min后,晶粒细化效率随熔体保温时间的延长而降低.