铝合金晶粒细化的研究进展与发展趋势.pdf

《铝合金晶粒细化的研究进展与发展趋势.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第26卷第5期有色矿冶V01．26．№52010年10月N0N—FIERR0USMIGANDM哐TALLURGY0ctober20lO文章编号：1007—967X(2010)04—0032一o4铝合金晶粒细化的研究进展与发展趋势孙小平，石路，管仁国，王顺成，戚文军(1．东北大学材料与冶金学院，辽宁沈阳110004；2．广州有色金属研究院，广东广州510650)摘要：阐述了铝合金晶粒细化技术的研究和应用现状，铝合金获得细晶的几种凝固技术，晶粒细‘化剂和变质剂的变质细化作用及晶粒细化机理。并叙述了铝合金晶粒细化的发展趋势以及新型Al—Ti—C—

2、Re、AI—Ti—B—Re合金的细化效果及应用。关键词：晶粒细化；凝固细晶；变质细化；细化机理中图分类号：TG146．2文献标识码：A铝合金在交通、化工、机械、电力、电子、仪表、建d=B(T)“(1)筑、农业及轻工业等部门中的广泛应用，对铝合金的式中d——晶粒的平均直径，txm；组织和性能提出了更高的要求。而熔铸出细小均匀B、m——与合金成分有关的常数。的等轴晶组织是获得优良性能的关键所在。晶粒细快速凝固还可以减少枝晶间距，但随着冷速的化成为创新冶金与铝合金新型材料研发的重要手增加，枝晶间距的减小程度比晶粒尺寸的变化要小段。本文论述铝合金晶

3、粒细化的研究现状与发展趋的多⋯。近年来，随着快速凝固技术的迅速发展，势。使其在铝和铝合金领域里显示了广阔的应用前景。目前，铝合金晶粒细化有两个方向：其一为凝固(2)机械场凝固细晶细晶，通过控制和调节合金成分、冷却速度、凝固时主要通过机械搅拌或者机械振动，使铝合金熔加外场作用来达到晶粒细化的目的，包括快速凝固体在凝固过程中受到机械搅拌和振动作用，从而形细晶、机械场凝固细晶、磁场凝固细晶、电场凝固细成复杂的三维空间流动，复杂的传热、传质等物理化晶及超声凝固细晶等；其二为变质细晶，也就是传统学作用改变了熔体的结构与能量起伏，使熔体形核的添加形核剂

4、或微合金化达到细化目的，包括磷及与长大的热力学和动力学条件发生相应的变化，从磷化物变质细化、钠盐变质细化、铝锶中间合金细而细化和球化合金组织。同时，搅拌和振动促进了化、铝锑中间合金细化、铝钛硼合金细化及铝钛碳合合金枝晶臂的断裂，也使合金组织细化和球化。金细化等。(3)磁场凝固细晶外加磁场力对铝合金体系的能量状态产生扰1铝合金晶粒细化应用现状及细化动，熔体的液固两项平衡温度发生波动，同时磁场在机理熔体中产生涡流，伴随有洛伦兹力和磁压强的共同1．1凝固细晶作用使熔体产生强烈的振动凝固过程中的树枝晶被(1)快速凝固细晶折断，击碎，成为新的晶核，达

5、到细化效果。与常规的铸态凝固相比，快速凝固合金具有极Vives提出的电磁细晶铸造CREM(CastingRefining高的凝固速度，因而使得合金在凝固中形成了极细Electromagnetic)工艺是指在铸造结晶器外布置感应小的微观组织结构，晶粒尺寸很小，而且十分均匀，线圈，线圈中施加50Hz的工频交流电，通过其在金一般晶粒尺寸为0．1～1tim左右，而在常规铸态合属熔体中产生的电磁场作用达到细化晶粒和改善表金中的晶粒平均达mm量级甚至更大。快速凝固合面质量的目的。金的晶粒尺寸大小主要与凝固速度有关，晶粒尺寸(4)电场凝固细晶一般随冷速的

6、增加而减小。快速凝固合金的晶粒尺铝合金熔体凝固过程中通过小电流可引起金属寸大小与凝固速之间有如下关系：熔体中电迁移现象，这一点在1974年首先被Vash一基金项目：广东省重大科技专项(2009A080205004)；国家自然科学~(50974038)；中央高校基本科研业务费(N090502003)。+收稿日期：2010—07—22作者简介：孙小平(1987一)，男，硕士研究生，主要从事铝钛硼晶粒细化剂研究。第5期孙小平等：铝合金晶粒细化的研究进展与发展趋势33chenko及其合作者所证实J。电迁移现象可改变剂可以得到Ot—A1初晶和细小共晶

7、体(+Si)组溶质有效分配系数及凝固界面前沿溶质分布，从而织。可降低Al—si合金的共晶温度，较好地抑制针使晶粒细化。在电场作用下铝合金熔体粒子受到电状共晶硅长大，阻碍五瓣星状初晶硅的各向异向生场力的作用，同时还受到电子碰撞的拖曳作用，使脉长，使其变成球形，改变其形貌与尺寸，达到细化晶冲电流可以通过减小成核势垒来增大成核率，成核粒的目的，从而使此类合金具有更优良的性能。率增大将引起晶粒细化。。。。(3)铝锶中间合金细化脉冲电流作用下的形核率可以由下式给出：锶或铝锶合金是铝硅合金的高级变质剂，即使rAG一11考1TrJ0△V1，，'、重熔4～

8、5次，仍能保持高效变质细化性能。因此，Ue=Uoexpl一f铝锶合金变质剂在国内外得到广泛地应用，特别是ZLIO1系列产品。加入量为炉料总重量的0．04％～式中11——与球坐标有