altib晶粒细化剂微观组织的电镜观察

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1、．186．2008年全国铝合金熔铸技术交流会文集Al—Ti．B晶粒细化剂微观组织的电镜观察曲哲，雷荣滋(深圳派瑞科冶金材料有限公司，广东深圳518057l摘要：简要概括了AITiB合金细化剂生产中影响其质量的几个环节。采用非腐蚀方法制备试样，保持样品真实的状态。在扫描电镜下观察了铸态、加工变形后中间合金微观组织的变化，得到一些更详细的信息。概括了以前一些细化机制。讨论了TiAl3、T峨粒子在晶粒细化过程中可能起的作用；并把“表面重构”和“过渡层”的概念引入到A1TiB中间合金细化剂细化机制的讨论中。关键词：A1TiB中间合金；微观组织；细化机制；“表面重构”；“过

2、渡层”A1TiB合金细化剂的质量对铝加工行业，尤其是对生产精品的用户是极其重要的。一般说来，国际上一些较大生产商的产品质量都能满足要求，他们的生产工艺十分成熟，产品的稳定性和一致性都达到了相当高的水平。在线精炼的情况下，采用A1TiB圆杆在线喂人工艺，能达到以下效果：(1)通过精炼装置的强烈搅拌，TiB2粒子均匀地分布于铝熔体中，大一些的团聚体部分可被打散；没打散的或者是较小的团聚体，也很难通过过滤板的阻拦。(2)Ti&粒子在液相铝中停留的时间很短，所谓的‘中毒’——即便是有．1j，也不会对细化效果造成很大影响；(3)铝熔体始终处于不停的运动状态，短时间内TiB2

3、粒子再团聚和沉淀的机会很小，细化功能衰退也不会那么明显。(4)散布于液态铝中的Ti虬粒子在传输过程中基本已全部溶解，少数没有溶解完的较大粒子也会被过滤板阻截，溶解后才能通过。(5)力11入细化剂后的铝熔体，经过几乎是相等的接触时间，而且是在细化效果最佳的时间段内进入铸模，使得产品的晶粒始终保持一致。由此看来，在线精炼工艺的应用在一定程度上宽容了铝产品对A1TiB细化剂质量的要求。TB粒子在熔体中停留时间的缩短、铝熔体不停地运动，能大大减少“中毒”和粒子团聚、沉降导致的细化功能衰减；过滤板又能阻挡少量残余的TiB2团聚体或其他较大夹杂物粒子的通过，这就弥补了AITi

4、B合金细化剂在这些方面的不足，使其应用越来越广泛。然而，像生产饮料罐坯料、超薄箔材、PS版、存储盘等这一类高端产品的厂家，对所需的‘顶级’A1TiB中间合金的品质，也有更高的要求。这就促使对这一产品的研究越来越深入，对生产工艺的控制越来越严格，对新的晶粒细化剂的开发也受到普遍的关注。1AlTiB中间合金的生产应该说AITiB中间合金生产工艺已经很成熟，但是生产优质的A1TiB合金细化剂又不是件容易的事。晶粒细化能力、合金纯净度、产品的微观组织、产品的外观状态及产品质量的稳定性等，是考核AITiB细化剂品质优劣的几项重要指标。制备A1TiB中间合金主要有合金化反应和

5、成型两个环节。而合金化反应是关键的一步，2008年全国铝合金熔铸技术交流会文集·187·中间合金的性能基本就由这一步决定。1．1A1TiB合金化反应的质量控制因素除按要求标准选择原材料外，以下几个关键指标必须得到满足。(1)元素和粒子分布的均匀性和一致性合金化反应一方面是要达到合金中Ti、B元素含量的标准要求，另一方面又要产生足够量的细小钛化合物粒子。应该说控制Ti、B元素的含量并不难，只要掌握了两种盐中Ti、B元素的实收率，调整好加入量，控制好反应温度和时间就能达到目的；困难的是这些生成的元素不是以原子状态形成均匀的固溶体，而绝大部分是以化合物粒子的状态分布于铝

6、溶体之中。由于TiB2粒子(团聚体)的密度(D。4．5∥c矗)比液态铝的密度(D。2．5g／c裔)大得多，在静置的时候就有下沉的倾向；小的粒子，如TiB2(几pm。<1ttm)，虽然下降的速度较慢，但是它们有集聚成大团聚体颗粒的可能，这种大的团聚体同样也有较快的沉降速度。这就产生了一个问题，虽说在宏观上Ti、B元素含量已达到所要求的水平，但是从表层到底部化合物粒子的分布密度就会产生梯度，随静置时间的增加这种梯度明显加大，严重时甚至可能在底部形成一个粒子沉积层。这就要求中间合金的熔体始终要处于不停的搅拌中，直到浇铸完成，这样才能保证粒子分布的均匀性。微观组织保持一致

7、，这种一致性对用户来讲是十分重要的。(2)钛化合物粒子的弥散性A1TiB中间合金另一个重要指标是Ti她、T峨化合物粒子的大小。一般认为Ti仙、TiB2粒子是形核的关键因素，在Ti、B元素含量一定的情况下，粒子越小粒子个数就越多，形成晶核的机会就越多，细化效果会更好。另一方面，弥散分布的细小的TiB2粒子是保证产品表面光洁度和铝箔质量的关键。AITiB晶粒细化剂的质量差异往往也就反映在粒子的大小和分布这方面。合金化是一个激烈放热反应过程，可以使熔体的温度迅速升高，加快粒子的生长速度。因此需尽量降低铝液的初始反应温度，控制加料速度和充分搅拌来减缓粒子生长。(3)合金细

8、化剂母液的