新型alticre细化剂的制备及对纯铝组织与性能的影响

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1、摘要AITiC中间合金是铝晶粒细化剂研究领域的热点之一，相对于目前世界上普遍使用的A1TiB系中间合金其优点在于：晶粒细化效率高，TiC质点比TiB2质点尺寸小得多，所以在生产箔材时更具潜力。其存在主要问题有：制各工艺尚不完善，碳的合金化成本很高；中间合金的组织难以控制，组织中易产生A1·C。等有害相：产品适用范围较窄，细化效果的稳定性有待提高。本文对合金细化剂中TiC的合成进行了热力学、动力学分析．结果表明，在A1TiC体系中，可能产生的化合物有：TiC、A14C3、nAb，其中以TiC的反应自由能最低；TiC颗粒是液固相反应合成的；在此基础上，系统研究了A

2、1TiC体系中的成分配比、C粉的加入方式、添加活性剂及工艺参数对TiC合成的影响，成功通过反应合成或熔铸搅拌等多种方法制备出成分、物相及组织结构符合要求的中间合金及合金细化剂。在通过反应法制备的细化剂中．选用粒径为O．1～3prn的细C粉和粒径为65—80pm的粗C粉，都可合成出颗粒粒径微细Tic；TiC的粒径随C粉粒径的增大及A1含量的减少而增大．TiC颗粒的表面形状由圆整的颗粒向多边形变化；一步合成的细化剂中，TiC颗粒最细，粒径约为O．5～10m，其分布的均匀性较差；两步合成细化剂，TiC颗粒粒径较大，粒径约为1～4岬，但分布较为均匀：提高稀土含量，降低

3、合金细化剂中的Ti，c，降低合金细化剂中的Ti含量，均可降低mb长径比。在搅拌法制备的中间合金中，TiC颗粒发生了聚集长大，TiC颗粒在局部有明显的偏聚现象。自制的合金细化剂均能细化纯铝的组织，提高其力学性能；合金细化剂对纯铝的细化性能取决于细化剂的成分、TdC比、TiC颗粒的尺寸分布及加入量：TiC颗粒的粒径越细越佳。分布越均匀越好；细化剂中的T'dC应<20／1。Ti含量及稀土含量以5％为佳；提高合金细化剂中的稀土含量可细化纯铝的枝晶组织，较大幅度地提高了纯铝的延伸率，相应的也提高了其屈服强度；随细化剂加入量的增加，纯铝组织变细，力学性能提高。两步法制备的

4、合金细化剂对纯铝组织的细化及力学性能的作用优于一步法及熔铸搅拌法制备的合金细化剂；由细C粉制备的A1Ti5C0．25RE3细化剂和由粗C粉制备的A1Ti5C0．25RE5的细化剂对纯铝的晶粒组织及力学性能的作用均优于进口AITiB的使用效果。添加合金细化剂对纯铝的铸态组织产生了良好的细化作用，其原因主要在于增加了形核率、降低了晶粒长大速度。晶粒细化在提高多晶体强度的同时，也使其塑性与韧性得以提高。本文分析了A1TiCRE合金细化剂对纯铝的细化机理，提出了TiC对o-Al的二级形核机制。TiAl3通过包晶转变细化了n-AI晶粒，是直接起细化作用的最主要的物相；T

5、iC对纯铝的细化作用主要体现在它能促进TiAl3的形核。TiC颗粒尺寸对细化剂的细化能力具有多重影响，颗粒细，单位体积内的形核基底数增加，但颗粒小于1um时，其表面较圆整，曲率半径增大，单个颗粒的形核能力下降，且由于比表面积大，易聚集成团，这实际上又减少了形核基底数；当颗粒大于2um时，表面为多边形，单个颗粒的形核能力提高，但单位体积内的形核基底数减少。因此合适的颗粒尺寸应是在保证其在细化剂中分布均匀的前提下，颗粒越细越好。综合考虑合金细化剂中TiC颗粒的尺寸、分布及表面形貌等诸多因素的影响，TiC颗粒的尺寸以1．4um上下为佳。本文生产的AITiCRE复合细

6、化剂成功地经受住生产工业化实际生产的考验，生产应用试验表明：对铸轧板的细化效果与进口AITi5Bl相当，AITiCRE复合细化剂完全可以替代进口AITisBl细化剂。关键词：铝及铝合金，晶粒细化剂，TiC、TiAl3、A14Ce、AITiC，AITiCRE，细化效果AbstractAluminumTitaniumCarbonfAITiC)masteralloyhasattractedmoreandmoreattentionsincrystalgrainrefinerresearchfieldduetoitsmeritssuchashighfiningeffic

7、iencycomparedwithAITiBmasteralloywhichisoneofthemostpopularmasteralloy．BecausetheparticlediameterissmallerthanthatofTiB2，TiChasstrongerapplyingpotentialinfoilproductionfield．However,someproblemsstillexistwithinit：thefaultypreparationtechnique，highsynthesizingcostofcarbonalloy,uncont

8、rollablemasteralloy