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金属材料轧制工艺改进对晶粒微观结构的影响研究金属材料的轧制工艺是一种重要的金属加工方式，可以通过对金属的连续压制和拉伸，改变其形状和性能。
轧制工艺的改进对金属材料的晶粒微观结构有着重要的影响。
首先，轧制工艺的改进可以促进晶粒细化。
金属材料经过轧制，其晶粒会发生塑性变形，从而产生更多的晶粒边界。
在边界处，晶粒会受到应力的影响而不断分裂，从而使晶粒尺寸减小。
所以当轧制工艺得到改进时，使得轧制温度适宜和冷却条件合适的情况下，可以通过增加轧制的次数和降低轧制的变形量来有效地促进晶粒的细化。
其次，轧制工艺的改进还可以改善晶粒的取向性。
晶粒的取向性反映了晶粒在金属材料中的排列方式。
晶粒的取向性对金属材料的强度、塑性和耐腐蚀性等性能有着重要的影响。
通过改进轧制工艺，可以使得晶粒在轧制过程中得到更好的取向，从而提高金属材料的性能。
另外，轧制工艺的改进还可以减少金属材料的织构。
织构是指晶粒在金属材料中呈现出的特定方向性分布。
织构对金属材料的力学性能和物理特性有着显著的影响。
轧制工艺改进的关键是通过改变轧制温度、轧制次数和轧制速度等工艺参数，使得金属材料中的晶粒取向更加均匀，减少织构的形成。
此外，轧制工艺的改进还可以促进金属材料中的细小析出物的形成。
细小析出物是指金属材料中一些强化相的微小颗粒或晶间相的析出。
这些细小析出物可以有效地阻碍晶粒边界的移动和滑移，从而提高金属材料的强度和硬度。
通过改进轧制工艺，可以使得金属材料中的溶质更加均匀地溶解在基体中，并在冷却过程中生成细小的析出物。
综上所述，金属材料轧制工艺的改进对晶粒微观结构具有重要的影响。
通过促进晶粒细化、改善晶粒取向性、减少织构的形成和促进细小析出物的形成等方式，可以有效地改善金属材料的性能。
因此，对于金属材料轧制工艺的研究和改进具有重要的价值和意义。
此外，金属材料轧制工艺的改进还可以对晶粒的形貌和分布产生影响。
晶粒的形貌是指晶粒的外观特征，包括形状和尺寸等。
收稿日期:2007-07-17 基金项目:973计划课题(编号2005C B623703),上海市重大基础研究项目课题(编号06dj14005)。
第一作者简介:高耸(1983-),男,江苏启东人,硕士研究生。
Al 2T i 2B 晶粒细化剂的研究进展高 耸1,疏 达1,王 镭2,韩延峰1,王 俊1,孙宝德1(1.上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室,上海200030;2.河南顺源铝业有限公司,河南郑州451283)摘要:综述了Al 2T i 2B 中间合金的制备方法及组织特征。
分析了氟盐反应制备法的缺点,改进制备工艺和优化合金成分是改善Al 2T i 2B 中间合金组织形态并提高其细化性能的重要途径。
探索超声场等外场作用下Al 2T i 2B 中间合金的制备工艺,以及开发新型Al 2T i 2B 2RE 晶粒细化剂是Al 2T i 2B 中间合金的主要发展方向。
关键词:Al 2T i 2B 晶粒细化;中间合金;制备方法中图分类号:TG 146.21;TG 292 文献标识码:A 文章编号:1007-7235(2007)12-0007-04R esearch progress of Al 2Ti 2B grain refinerG AO S ong 1,SHU Da 1,WANGLei 2,HAN Y an 2feng 1,WANGJun 1,S UN Bao 2de1(1.State K ey Laboratory of Metal Matrix Composites ,Sh angh ai Jiaotong U niversity ,Sh angh ai 200030,China ;2.H enan Shunyu an Aluminum Co.,Ltd.,Zhengzhou 451283,China)Abstract :The manu facture and microstructure of Al 2T i 2B master alloys are reviewed.The shortcomings of the reaction of halide salts with m olten aluminum to produce Al 2T i 2B master alloy are pointed out ,and the improvements in the manu facture process and alloy chemistry are believed to be the m ost effective way to improve both the microstructure and refining performance of Al 2T i 2B mas 2ter alloy.The manu facture of the master alloy under the ultras ound field and development of Al 2T i 2B 2RE grain refiner will be am ong the future trends.K ey w ords :Al 2T i 2B grain refinement ;master alloy ;manu facture 晶粒细化对变形铝合金的半连续铸造以及铸造铝合金的成型铸造都很有意义,它可以改善铸锭的力学性能、减少偏析、降低热裂倾向,改善铸件凝固过程中的补缩、消除或更好地分散疏松、提高铸件的气密性和表面质量等[1]。
铝合金的晶粒细化机制研究铝合金是一类重要的结构材料，具有轻质、高强度和良好的可塑性等特点，在工业和航空航天领域得到广泛应用。
然而，铝合金的晶粒尺寸对其力学性能有着重要的影响。
晶粒细化是改善铝合金力学性能的一种有效方法。
本文将探讨铝合金晶粒细化的机制。
1. 晶粒细化的重要性晶粒是金属晶体的最小单元，晶粒尺寸对材料的力学性能起着至关重要的作用。
较小的晶粒尺寸意味着更多的晶界数量，晶界能够有效阻碍晶界滑移和位错运动，从而提高材料的强度和硬度。
此外，晶粒细化也能够改善材料的韧性和耐腐蚀性能。
2. 细化机制铝合金晶粒的细化机制有多种，包括加工变形、时效处理、热处理等。
以下将介绍几种常见的晶粒细化机制。
2.1 加工变形加工变形是最常用的晶粒细化方法之一。
通过塑性变形，可以引入大量的位错，位错可以作为晶粒细化的原始核心。
位错密度的增加会导致晶粒边界的移动和重组，最终实现晶粒尺寸的减小。
常见的加工变形方法包括冷拔、冷轧、挤压等。
2.2 时效处理时效处理是通过控制合金的组织结构进行晶粒细化的方法之一。
通常情况下，时效处理是在合金回火过程中进行的，通过合适的时效工艺，可以使固溶态合金中的过饱和固溶体析出细小的弥散相，从而实现晶粒的细化。
2.3 热处理热处理是通过高温退火来实现晶粒细化的方法之一。
在高温下，晶体内部会发生再结晶现象，原有的晶粒会重新长大。
然而，通过适当的退火处理，可以在晶界上引入新的位错，从而限制晶粒的再长大，达到晶粒细化的目的。
3. 研究方法为了深入探究铝合金的晶粒细化机制，研究者们采用了许多先进的技术和方法。
3.1 金相显微镜金相显微镜是观察材料晶粒尺寸和结构的常用工具。
通过制备合适的金相样品，并在金相显微镜下进行观察和测量，可以获得材料的晶粒尺寸及分布情况，从而评估晶粒细化的效果。
3.2 透射电子显微镜透射电子显微镜是一种高分辨率的观察材料微小结构的工具，可以用于观察和分析铝合金中的晶界和位错。
铝合金的晶粒细化与力学性能关系研究与优化铝合金是一种重要的结构材料，具有低密度、高强度和良好的可塑性等优点，广泛应用于汽车、航空航天、船舶等领域。
在铝合金的制备过程中，晶粒细化技术是一种有效的提高其力学性能的方法。
本文将探讨铝合金的晶粒细化与力学性能之间的关系，并提出优化的研究方向。
一、晶粒细化的原理和方法晶粒细化是指将材料的晶粒尺寸减小到纳米或亚微米级别的过程。
晶粒细化可以通过以下几种方法实现：1. 热处理方法：包括热压缩、等通道转角挤压等。
这些方法通过在一定温度下施加压力，使晶粒变形，从而实现晶粒尺寸的细化。
2. 添加晶粒细化剂：如添加过量的微合金元素、氧化物等。
这些晶粒细化剂可以在晶界处形成细小的颗粒，限制晶界的生长，从而达到晶粒细化的效果。
3. 机械处理方法：如球磨、旋压等。
通过机械力的作用，使材料的晶粒发生形变和断裂，从而实现晶粒尺寸的减小。
二、晶粒细化与力学性能的关系晶粒细化对铝合金的力学性能有重要影响，主要体现在以下几个方面：1. 强度提高：晶粒细化可以增加材料的位错密度和晶界面积，提高材料的强度。
晶粒细化的过程中，晶界处形成了大量的位错，这些位错能吸收外界应力，从而阻碍晶体滑移和位错移动，增加材料的抗变形能力。
2. 塑性提高：晶粒细化可以提高材料的塑性，使材料具有更好的拉伸性能和韧性。
晶粒细化后，晶界处的位错和晶界滑移带可以作为位错源和位错吸收站，促使塑性应变分布更加均匀，提高材料的延展性。
3. 韧性提高：晶粒细化可以增加材料的断裂韧性，改善材料的断裂方式。
晶粒细化后，晶界处的位错和晶界滑移带能够吸收裂纹前端的应力集中，延缓裂纹扩展的速度，提高材料的断裂韧性。
三、晶粒细化与力学性能关系的优化研究方向为了进一步优化铝合金的晶粒细化与力学性能关系，可以从以下几个方面进行研究：1. 晶粒细化剂的选择和添加方法：研究不同晶粒细化剂的添加量和添加方法对铝合金晶粒尺寸的影响，找到最佳的添加条件。
热轧钢材晶粒细化及其应用研究
热轧钢材晶粒细化是一种重要的冷加工技术，它的作用是使金属材料的晶粒变小，结构更加均匀。
这种方法能够使钢材表面更加光滑，提高抗弯性能，减少应力集中，从而延长其使用寿命。
晶粒细化是由于在热轧钢材表面温度升高时，原子被蒸发，形成空气孔，这样就会使得晶粒变小，晶粒的大小变化范围为5-20μm，而原本的晶粒大小为50-60μm。
晶粒变小后，热轧钢材的塑性会增加，所以晶粒细化可以提高热轧钢材的剪切强度和抗弯强度，并且可以减少钢材的伸长率。
热轧钢材晶粒细化的应用也很广泛，可以应用在航空、船舶、汽车制造和其他工业领域。
例如，热轧钢材晶粒细化可以提高航空部件的性能，提升飞机和直升机的使用寿命；它可以改善汽车的抗冲击性能，延长车辆的使用寿命；它可以提高船舶的抗弯性能，延长船体的使用寿命。
此外，热轧钢材晶粒细化还能够改善管道、结构件等工业制品的性能，使其更加耐用。
热轧钢材晶粒细化的研究主要是为了提高热轧钢材的性能，使其更加适合某些特定的应用。
因此，研究的重点是如何更好地控制热轧钢材的晶粒细化，以及晶粒细化对
热轧钢材性能的影响。
为了控制热轧钢材的晶粒细化，研究者们首先要考虑的是加工参数，例如进给量、轧制压力、轧制速度等。
其次，要结合热轧钢材的物理性质和加工工艺，研究不同温度和压力下钢材的晶粒细化情况，并分析晶粒细化对热轧钢材性能的影响，最后根据实验结果，确定最佳的晶粒细化工艺参数。
总之，热轧钢材晶粒细化及其应用研究对于提高热轧钢材的性能及其应用领域有重要意义，是一个值得深入研究的课题。
《细化晶粒及析出强化对Al0.1CoCrFeNi高熵合金力学性能的影响》篇一一、引言高熵合金作为一种新兴的金属材料，以其独特的性能和广阔的应用前景受到了广泛的关注。
Al0.1CoCrFeNi高熵合金作为其中的一种，具有优异的力学性能和良好的耐腐蚀性。
而晶粒的细化以及析出强化是提高合金力学性能的两种重要手段。
本文旨在探讨细化晶粒和析出强化对Al0.1CoCrFeNi高熵合金力学性能的影响。
二、材料与方法1. 材料准备实验所使用的材料为Al0.1CoCrFeNi高熵合金。
通过调整合金的成分和热处理工艺，得到不同晶粒尺寸和析出相的合金样品。
2. 实验方法（1）采用金相显微镜和扫描电子显微镜观察合金的微观结构。
（2）通过硬度计测定合金的硬度。
（3）利用拉伸试验机进行拉伸试验，测定合金的抗拉强度和延伸率。
（4）采用透射电子显微镜观察析出相的形态和分布。
三、细化晶粒对Al0.1CoCrFeNi高熵合金力学性能的影响晶粒细化是提高合金力学性能的有效途径。
通过控制热处理工艺，可以得到不同晶粒尺寸的Al0.1CoCrFeNi高熵合金。
实验结果表明，随着晶粒尺寸的减小，合金的硬度逐渐增加，抗拉强度和延伸率也得到显著提高。
这是因为细小的晶粒能够有效地阻碍位错的运动，提高合金的变形抗力。
此外，细晶强化还能够改善合金的塑性和韧性，提高其抗断裂能力。
四、析出强化对Al0.1CoCrFeNi高熵合金力学性能的影响析出强化是通过在基体中形成弥散分布的析出相来提高合金的力学性能。
在Al0.1CoCrFeNi高熵合金中，通过调整热处理工艺，可以形成不同数量和尺寸的析出相。
实验结果表明，析出相的存在能够显著提高合金的硬度、抗拉强度和延伸率。
这是因为析出相能够有效地阻碍位错的运动，提高合金的变形抗力。
此外，析出相还能够改善合金的耐腐蚀性能，提高其使用寿命。
五、结论本文通过实验研究了细化晶粒和析出强化对Al0.1CoCrFeNi 高熵合金力学性能的影响。
钢铁材料晶粒细化技术研究车辆工程技术221理论研究1 前言钢铁材料利用历史悠久，冶炼生产工艺发展比较成熟，钢铁是地球上含量丰富的金属资源，也是传统材料中最具代表性的。
钢铁材料相比于其他金属材料具有强韧性，便于生产加工，其生产成本较低。
我国工业的发展需要利用大量钢铁资源，并且钢铁制备及利用也是一个国家工业化水平的表现。
随着工业的不断发展进步，先进制造业的发展对机械制造用钢的性能提出了更高的要求，这意味着我们要不断创新提高钢铁材料的冶炼技术，提高钢铁材料的性能。
大量试验数据表明，提高钢材的强度可以减轻产品的自重，例如，在建筑用钢中，提高钢的强度可以节约钢材和建筑空间的利用率，桥梁用钢中，提高钢的强度可以减轻桥的重量并提高桥梁承载能力。
细化晶粒来提高钢铁材料强韧性是现今最有效，应用最广泛的方式。
2 晶粒细化技术2.1 晶粒尺寸对钢材强度影响原理研究表明，钢材的强度与基体的晶粒尺寸有较大关系，由Hall-Petch公式可知，晶粒越细，其屈服强度越大晶粒尺寸在一定范围内减小，可以增加材料塑性。
金属的塑性变形主要由位错运动引起的，因此强化金属的主要途径是阻碍位错运动。
晶界是两个晶粒的过渡部分，它的能量比晶内能量高，原子扩散速度快，而且晶界的缺陷比晶内缺陷要多，它还对位错运动有阻碍作用，是金属中的强化部位。
细化晶粒的是实质增加单位体积内晶粒的数目，也就是增加晶界面积，金属的晶粒越细，晶界面积越大，对位错的阻碍作用越强。
在晶粒中，还存在亚晶界，亚晶界同晶界一样可以阻碍位错运动，对金属有强化作用。
因此细化晶粒技术就是从怎么增加晶界面积和减小晶粒大小角度深入。
在国内外，对细晶研究不断深入，细晶技术不断发展创新，日本采用细晶技术多为低温大变形，通过控制温度，使工件在大过冷条件下轧制，这个方式在细晶过程中难以控制温度，对轧机要求高；韩国低温变形，采用应变诱导相变或动态诱导相变机制，在加工过程中，相变时的温度难以控制，热处理变形难以按照预想实施，有一定的误差。
世界有色金属 2018年 6月上170化学化工C hemical Engineering晶粒细化对Al-Mg-Si-Cu 合金组织与性能的影响覃建波（东莞市铝美铝型材有限公司，广东 东莞 ５２３９６０）摘 要：采用铝钛硼细化剂对Ａｌ－１．２Ｍｇ－０．８Ｓｉ－０．４Ｃｕ合金进行晶粒细化，研究了晶粒细化对Ａｌ－１．２Ｍｇ－０．８Ｓｉ－０．４Ｃｕ合金组织与性能的影响。
结果表明：随着铝钛硼细化剂添加量的逐渐增加，Ａｌ－１．２Ｍｇ－０．８Ｓｉ－０．４Ｃｕ合金的晶粒逐渐细化，合金的抗拉强度和伸长率逐渐提高。
当铝钛硼细化剂添加量增加至０．５％时，Ａｌ－１．２Ｍｇ－０．８Ｓｉ－０．４Ｃｕ合金被细化为３７μｍ的等轴晶，合金的抗拉强度为２４３ＭＰａ，伸长率为１０．５％，与未添加铝钛硼细化剂相比，此时合金的抗拉强度提高了４３％，伸长率提高了９０．９％。
关键词：Ａｌ－Ｍｇ－Ｓｉ－Ｃｕ合金；铝钛硼细化剂；晶粒细化中图分类号：ＴＧ１４６．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０１８）１１－０１７０－２Effect of grain refinement on Microstructure and properties of Al-Mg-Si-Cu alloyQIN Jian-bo（Ｄｏｎｇｇｕａｎ Ｌｖｍｅｉ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｐｒｏｆｉｌｅ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．，Ｄｏｎｇｇｕａｎ ５２３９６０，Ｃｈｉｎａ）Abstract ：Ｔｈｅ Ａｌ－１．２Ｍｇ－０．８Ｓｉ－０．４Ｃｕ ａｌｌｏｙ ｗａｓ ｒｅｆｉｎｅｄ ｂｙ ｔｈｅ Ａｌ－Ｔｉ－Ｂ ｒｅｆｉｎｅｒ． Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｇｒａｉｎ ｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔ ｏｎ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ａｌ－１．２Ｍｇ－０．８Ｓｉ－０．４Ｃｕ ａｌｌｏｙ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ． Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｗｉｔｈ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｔｈｅ ａｄｄｉｔｉｏｎ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ Ａｌ－Ｔｉ－Ｂ ｒｅｆｉｎｅｒ， ｔｈｅ ｇｒａｉｎｓ ｏｆ Ａｌ－１．２Ｍｇ－０．８Ｓｉ－０．４Ｃｕ ａｌｌｏｙ ｉｓ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｒｅｆｉｎｅｄ， ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ａｒｅ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｄ． Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ａｄｄｉｔｉｏｎ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ Ａｌ－Ｔｉ－Ｂ ｒｅｆｉｎｅｒ ｉｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｔｏ ０．５％， ｔｈｅ Ａｌ－１．２Ｍｇ－０．８Ｓｉ－０．４Ｃｕ ａｌｌｏｙ ｉｓ ｒｅｆｉｎｅｄ ｔｏ ｅｑｕｉａｘｅｄ ｇｒａｉｎｓ ｗｉｔｈ ａｎ ａｖｅｒａｇｅ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｏｆ ３７μｍ， ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｉｓ ２４３ＭＰａ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ｉｓ １０．５％， ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｉｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｂｙ ４３％ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ｉｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｂｙ ９０．９％ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈａｔ ｏｆ Ａｌ－１．２Ｍｇ－０．８Ｓｉ－０．４Ｃｕ ａｌｌｏｙ ｗｉｔｈｏｕｔ ａｄｄｉｎｇ Ａｌ－Ｔｉ－Ｂ ｒｅｆｉｎｅｒ．Keywords ：Ａｌ－Ｍｇ－Ｓｉ－Ｃｕ ａｌｌｏｙ； Ａｌ－Ｔｉ－Ｂ ｒｅｆｉｎｅｒ； ｇｒａｉｎ ｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔ收稿时间：２０１８－０４作者简介：覃建波，生于１９７１年，男，湖北长阳人，本科，研究方向：铝合金新材料与挤压加工技术。
金属材料细化组织的方法和途径1 前言金属材料作为一种常规材料，由于其原料丰富可以大规模工业化生产，并可以通过合金化、冷热加工、热处理等技术改变材料形状、尺寸性能，其优异的使用性能，能满足机械、冶金、矿山、建筑、化工、海洋等行业的不同需要，因此，在 21 世纪钢铁材料仍然是人类社会使用的最主要材料。
因此，钢铁材料的研究有着十分重要的意义！然而不经过任何处理而直接得到的铸锭或铸件存在诸多缺陷，因此，改善其金属性能非常重要。
晶粒大小是影响金属性能的重要指标，一般来说，细晶粒组织的材料具有较好的综合性能，即其强度，硬度和人性，范性等都比较好，所以生产上对控制金属材料的晶粒尺寸是相当重要的。
因此，细化晶粒对钢铁材料的研究及应用有着极其重要的意义。
它是控制金属材料组织结构的最重要、最基本的方法。
本文将从金相学角度阐述晶粒细化的原理和方法。
2 晶粒细化的理论与目的研究表明，高性能钢铁材料的主要指标为强度和韧性，而晶粒细化是同时提高材料的强度和韧性的唯一方法，这就是钢铁材料晶粒细化的目的。
目前，晶粒细化已成为新型高性能钢铁材料研究的一个趋势。
根据Hall-petch 公式:σs =σ0 + kd - 1/ 2 ,其中σs 为应变量0．2 %的屈服应力;σ0 是移动单个位错所需的克服点阵摩擦的力; k 是常数; d 是平均晶粒尺寸。
可以看出,材料的屈服强度与晶粒尺寸倒数的平方根成正比。
因此,晶粒细化既能提高材料的强度，又能提高材料塑性,同时也能显著提高其力学性能。
细化晶粒是控制金属材料组织的最重要、最基本的方法,目前人们采用了许多办法细化金属的晶粒并取得了极大的成就。
3 晶粒细化的途径和方法细化晶粒的基本途径在于尽可能地提高晶核的形成速率，并同时减小晶体的成长速率，以使大量晶核在还没有显著长大的条件下便相互干扰而凝固结束。
利用结晶生核、长大现象进行晶粒细化时，临界晶核尺寸大小成为晶粒细化极限的大体目标。
临界晶核的尺寸是形核驱动力的函数，驱动力越大，临界晶核尺寸就越小。
通常情况下，相变时的驱动力比再结晶时的驱动力大很多。
因此，利用相变时得到很细小的临界晶核尺寸，再控制冷却速度，就可使钢铁材料组织超细化。
我们通常所知道的晶粒细化的方法或措施有：化学孕育剂法或变质法；快速冷取法；加强液体流动法（机械物理细化法）。
还包括相变前奥氏体细化或位错化、奥氏体内部增加形核质点、相变冷却细化、形变处理细化法、物理场细化等。
3.1 化学孕育法或变质法这种方法是向液体中加入所谓细化剂（孕育剂）或变质剂。
添加细化剂(孕育剂)通过增加外来晶核使晶粒细化;添加变质剂是通过加入变质剂合金的共晶组织形态或者第二相的形态来实现细化。
3.1.1 添加细化剂（孕育剂）熔炼时 ,可以通过向熔体中添加细化剂来形成晶核 ,使粗大的铸态组织变成细小的等轴晶 ,实现晶粒细化 ,从而提高合金的铸造能、物理性能、力学性能和加工性能。
细化剂（孕育剂）主要有以下 3 类[1 ]。
(1)同成分的合金细粉在合金熔体流入锭模或铸型的过程中 ,把合金粉末加入熔体 ,从而使整个熔体强烈的冷却。
这种方法是控制结晶过程 ,特别对厚铸件或铸锭结晶过程很有效。
这些合金粉末的加入像众多的小冷铁均匀分布在熔体中 ,使整个熔体得到强烈的冷却同时形成大量的晶核 ,并以很大的速度成长。
(2)具有异质晶核的合金是一种常用的方法。
如向铝合金熔体中加入具有TiB2和TiC 微粒的Al-Ti-B、 Al-Ti-C ,可以使铝合金组织显著细化。
由于 Al4 C3 为高熔点高稳定性化合物 ,并且 Al4 C3 与a-Mg均为六方晶系 ,且晶格常数相近 ,可作为 Mg原子的非均质晶核。
因此含有高熔点 Al4 C3 和 TiC颗粒的 Al-Ti-C中间合金是一种很好的镁及镁合金用的细化剂。
(3)通过反应可形成异质晶核的合金元素如向铝熔体中加入少量钛时 ,在铝结晶前，它将与铝熔体发生反应，液体中便会先形成TiAl3相，它以细小的枝晶形式悬浮在液体中，或附着在模壁上，当冷却到一定温度时，TiAl3可与液体发生包晶反应（L+ TiAl3→Al），此处TiAl3作为Al的晶核能细化铝合金组织，Al便会附着TiAl3而结晶，而把TiAl3部分包围起来，逐步吞食TiAl3。
这一方面TiAl3对Al起了非均匀形核的作用，另一方面TiAl3在消失过程中的碎枝残屑可被液体对流带到其他部位，而形成更多核心。
若向铝合金熔体中加入 B ,也能形成大量与Al有良好匹配关系的TiB2 ,它们在铝合金中具有很高的稳定性 ,也可以起到异质核心的作用而细化铝合金的组织。
其它如，铜合金中加入铁或铁合金[L(Cu)+Fe →Cu]，镁合金中加入锆或锆盐[L(Mg)+Zr→Mg]等都是利用包晶反应而起到显著细化晶粒的效果。
3.1.2 添加变质剂细化所谓变质是指加入的合金元素在凝固过程中靠自身形貌或性能的变化而影响晶体生长的现象。
变质剂分两类：一是促进形核，一是阻止长大，通常以前者为主。
促进形核的变质剂其作用也不完全相同。
在合金中,第二相晶体有三种基本形态 ,即粒状(球状、点状和块状等) 、棒状(条状、纤维状等)和片状。
不同的合金中第二相晶体的结构不同 ,它们的自然生长形态也不同 ,而晶体的自然生长形态恰恰是人们不希望得到的弱化合金性能的形状 ,必须通过变质处理改变 ,获得所需要的第二晶体形态。
有变质细化能力的合金元素如稀土、 Sr、 Ca、 Ti 等 ,偏析能力良好 ,导致枝晶生长的液 - 固界面前沿产生成分过冷区 ,从而阻碍枝晶的生长。
研究最多的变质型中间合金主要是指 Al2Si 合金中的共晶 Si ,因为 Si 未变质时呈粗大的针状或片状 ,合金的韧性较低; Si 变质时改变了形貌和尺寸 ,由粗大的针状或片状变成细小的纤维状或层片状 ,从而提高韧性达到改善力学性能的目的。
目前 ,对共晶 Si 变质的方法主要有钠盐变质、纯金属变质、磷变质和中间合金变质 4 种。
钠盐变质应用广泛 ,效果较稳定 ,但产生的有毒气体对环境及人体污染严重；纯金属变质如纯 Sr ,加入铝熔体时易烧损 ,实际吸收率不高；磷变质一般指赤磷 ,它烧损大 ,烟雾污染环境[25 ]。
中间合金变质主要指 Al-Sr、 Al-P、Al-RE、 Al-B、 Al-Si-Sr 等 ,它们加入量少 ,吸收率高 ,变质效果好 ,对环境污染轻 ,正逐渐得到铝工业重视 ,成为其他变质剂的取代者。
化学孕育法或变质法由于其效果稳定 ,作用快 ,操作方便,适应性强 ,是目前使用最广泛的细化方法。
3.2快速冷却法加快液体的冷却可以增加结晶时的冷却速度，快速凝固时的冷却速度很快(103 ～106 K/ s) ，实验证明晶粒大小与形核率N和长大速度G密切相关，一般来说，形核率N和核长大速度G都随着过冷度的加快而增大，但前者比后者随温差T的变化更大，若形核率大于核长大速度，则晶粒细小，反之晶粒粗大。
如图所示。
因此，只有提高过冷度,使得过冷度很大时,形核率大于核长大速度,并使得两者的差距很大,晶粒才会被进一步细化。
实际上一般采用的加热冷却的方法是设法使模壁激冷，或加强模壁的冷却能力。
例如，水冷模壁，或在模壁上镶嵌导热板等都是行之有效的方法。
如果能够使整个铸件差不多同时获得很大的过冷度，那么就可以一举两得，既细化了晶粒又可使整个组织均匀一致。
在工业上,通常采用导热性好的的金属模来代替砂模,在模外采取强制冷却以及采用低温慢速浇注等都是有效的快速冷却方法。
3.3 加强液体流动法（机械物理细化法）加强液体流动法,如机械搅拌,机械振动，加压浇筑以及离心浇筑等都可以达到细化晶粒的目的。
这些方法都在于增加液体流动，使液体与已生成的枝晶之间产生剪切作用，加快晶体的剥落，增加枝晶的繁殖。
此外，振动还可以使形核率N增大从而达到细化晶粒的作用。
搅拌和振动可以向液态金属中提供能量以提供形核功,促进晶核的形成。
同时,搅拌和机械振动也能使已结晶的晶体在液流对流冲击下破碎形成新的晶核,增加晶核数量达到细化晶粒的目的。
王红霞[2] 等用机械振动方法改变纯Al 的凝固生长方式,使其由逐层凝固方式改变为糊状凝固方式,能明显细化晶粒,改善纯Al 收缩。
随着振动的加强,纯Al 中心的等轴晶区逐渐增大。
边缘部位的柱状晶区逐渐增大,当振击力达到81.87 N 时整个试样端面全部变为等轴晶。
快速冷却法和机械物理细化法是比较传统的方法,快速冷却法在生产简单的小型件或粉末制品时比较常用,对大型厚断面铸件的生产很难实现,而且该方法不易操作,人为因素及偶然性较大。
机械物理细化法操作复杂,消耗大,易掺入杂质,而且细化效果不稳定。
3.4 形变诱导相变细化晶粒形变诱导相变(deformation inducedferritetransformation)是将低碳钢加热到奥氏体相变温度Ac3 以上，保温一段时间，使其奥氏体化，然后以一定速度冷却到Ar3 和Ae3 之间，进行大压下量变形，从而获得超细铁素体晶粒。
在变形过程中，形变能的积聚使Ar3 点温度上升，在变形的同时发生铁素体相变，并且变形后进行快速冷却，以保持在变形过程中形成的超细铁素体晶粒。
在形变诱导相变细化晶粒中，形变量和形变温度是两个最为重要的参数，随着形变量的增加和形变温度的降低，应变诱导铁素体相变的转变量增加，同时铁素体晶粒变细[3]。
形变诱导相变现象的发现是研究提高传统材料性能的重要突破，它的出现为大幅度提高传统金属材料的性能提供了新手段。
与传统形变热处理工艺相比，形变诱导相变工艺强调将形变温度控制在Ar3 附近，从而使γ→α相变的起始温度高于平衡相变温度。
研究表明，在Ar3 附近进行低温大变形通过形变诱导铁素体相变和铁素体的动态再结晶两种机制，可以获得超细的铁素体晶粒。
韩国的Lee等人利用形变诱导相变将C-Mn-Ni-Nb 钢的铁素体晶粒细化到1μm 以下[4]。
20 世纪80 年代末，Yada[5]等人通过采用形变诱导铁素体相变和铁素体动态再结晶两种机制在热模拟机上使C-Mn 钢中铁素体晶粒细化到2～3μm。
Hodgson 等人利用形变诱导相变将普通的Ni-Ti 复合微合金化钢的铁素体晶粒细化到1μm 以下[6]。
我国东北大学的张红梅[7]等通过SS400 钢在Gleeble-1500 热模拟机上720℃、变形量较大（ε＞1 以上）时可在实验室的条件下得到得到平均直径为1.86μm 的铁素体晶粒，且铁素体体积分数达到85％以上。
我国钢铁研究总院的刘清友等人将应变诱导轧制技术与常规控轧工艺相结合，通过实验室模拟轧制，获得了体积分数为97％，晶粒直径达0.92μm 的亚微晶组织[8]。
3.5 形变处理细化法形变处理细化利用各种塑形变形工艺,如挤压、轧制、锻造等,在加工过程中,通过温度、应变、应变速率等参数的配合,利用再结晶或者相变来控制变形态晶粒的尺寸。
