Al-Ti-B合金晶粒细化

℃进行浇注，浇注过程中在流槽内按照ｏ．２％［６３的比例
加入Ａｌ—Ｔｉ—Ｂ。
表１ ７０７５铝合金化学成分
％
显微试样取样位置自边部（距表面３ ｍｍ处）和中 心各取一个，金相试样经过切割、磨光、抛光和腐蚀得 到，腐蚀剂为凯氏溶液（９５％的Ｈ。Ｏ、１．５％的ＨＣｌ、１％ 的ＨＦ和２．５％的ＨＮ０。，体积分数），显微组织在光学
可以发挥效用，在磁场与细化剂的共同作用下的晶粒细化效果比二者单独作用下的都要好，铸锭边部与中心晶粒尺寸分别
达到７０扯ｍ和５３弘ｍ。
关键词７０５０铝合金；晶粒细化；细化剂；电磁连铸
中图分类号 ＴＧｌ４６．２＋１
文献标志码 Ａ文章编号 １００１—２２４９（２００７）０６一０４７９一０３
随着铝及铝合金材料的广泛应用和飞速发展，尤其 是在航空航天领域的应用，对变形铝合金铸锭及深加工 后的组织提出了严格的要求［１］。７０５０铝合金是广泛用 于飞机制造的航空高强铝合金，研究７０５０铝合金的微 观组织以提高其综合性能具有很重要的意义。晶粒细 化既能提高材料的强度，又能提高材料的塑性。目前， 国内外已有的研究工作主要集中在钛型细化剂、盐类型 细化剂以及Ａｌ—Ｔｉ—Ｂ中间合金型细化剂等方面［２］。
。。ｇ。。ｔｉ。ｆｉｅｌｄ。。ｔｈ。。。。。ｔ。ｉ。。。。ｔ。。。。ｄ。。。ｈ。。ｉ。。ｌ ｐｒｏｐ一
。，ｔｉｅｓ ｏｆ ｓｕｐｅｒｈｉｇｈ。ｔｒｅｎｇｔｈ ａｌｕｍｉｎｕｍ ａ１１０ｙ［Ｊ］＿Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｓｃｉｅｎｃｅ
ｏ．１５％。在６６５℃时，ＴｉＡｌ３将和它周围的铝熔体发生
ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００５，４０８（１—２）：１７６—１８１·
［２］ ＣＨＡ０ Ｊ． Ｓｉｔｅ Ｐｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ Ｅａｒｌｙ Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ Ｍｅｔａｌ Ｅ１ｅｍｅｎｔｓ ｉｎ Ｃ１５ ＮｂＣｒ２［Ｊ］．Ａｃｔａ Ｍａｔｅ“ａｌｉａ，２００７，５５（５）：１ ５９９—１ ６０５．

Al/Al-Ti-B晶粒细化机理摘要：Al-Ti-B是很多Al合金运用最广泛的细化剂。

然而，经过60年的深入研究，晶粒细化的确切机制尚不清楚。

本工作的目的是使我们进一步了解涉及Al-Ti-B系晶粒细化剂的晶粒细化机制。

广泛的高分辨率电子显微镜的调查证实了在(0 0 0 1)TiB2表面存在富Ti膜，这是最有可能是二维(1 1 2)Al3Ti复合。

进一步的实验进行了调查了解TiB2颗粒的效力和二维Al3Ti的稳定性。

我们的研究结果表明，TiB2颗粒的效力的显著增加是通过在其表面形成单层二维Al3Ti。

二维Al3Ti 在集中Al-Ti溶液的液态Al/TiB2界面形成，尽管溶于稀Al-Ti溶液，但是两者的形成和二维Al3Ti溶解的相对缓慢。

Al-5Ti-1B晶粒细化剂显著细化晶粒直接归因于在添加晶粒细化剂之后强化了TiB2颗粒的效力和二维Al3Ti和溶解有足够的游离Ti实现柱状晶向等轴晶转变。

关键词：晶粒细化；形核；铝；TiB2；界面层1前言铝合金晶粒细化是可取的因为它有利于铸造工艺，减少铸造缺陷，因此可以提高铸件质量[1]。

实现晶粒细化铸态组织，通过晶粒细化剂的添加化学接种已经成为一种常见的工业应用[2]。

最广泛使用的铝合金晶粒细化剂的Al-Ti-B中间合金（所有成分重量%，除非另有规定），其中包含了在铝基金属间化合物Al3Ti 和TiB2粒子。

Al-Ti-B中间合金含有2.8%的过剩Ti大于TiB2的化学计量比(即2.2:1，%)。

Al-Ti-B中间合金对大多数形核过冷度小于1K铝合金的晶粒细化非常有效[2]。

从介绍Al-Ti-B系晶粒细化剂已经超过60年[3]，已作出了巨大的努力去理解晶粒细化的机制，这已成为一些综述文章的主题（例如，[2,4,5]）。

然而，直到现在，涉及Al-Ti-B晶粒细化剂的确切细化机制尚未达成共识[5]。

在上世纪50年代，Cibula首先提出硬质合金碳-硼化物粒子理论[3]。

铸造铝合金晶粒细化技术与发展摘要：Al-T-B作为铝合金的异质晶粒细化剂已长达40年了。

已经证明，AlI-Ti-B的使用是铝合金获得有益冶金和力学性能实际有效的方法。

但是，由于二硼化物粒子聚集牵涉到的许多质量问题至今不能解决，所以铝业界长期以来希望找到一种代替品。

介绍了AI-T-C晶粒细化剂的最新进展和国产Al-Ti-C的研制开发。

晶粒细化试验结果证明，国产Al-Ti-C的细化效果比进口Al-Ti-B的好。

在工业纯铝铸轧板的初步试用中获得了较好的结果，在A3S6合金中已获得了工业应用。

关键词：铝合金；Al-Ti-B晶粒细化剂；AI-Ti-C晶粒细化剂铸锭是变形加工产品多段加工的第一步。

铸锭质量影响加工产品最终的性能。

晶粒细化能大改善铸锭的均匀性，提高力学性能和铸造速度，防止铸锭裂纹和产生羽毛状晶。

工业实践中使用最广的晶粒细化剂Al-Ti-B，至今它虽然仍是铝工业中优先选用的细化剂，但是硼化物粒子聚集带来的一些难以克服的缺点也困扰了铝工业几十年。

为此，铝工业长期以来希望找到一种AlI-Ti-B的代替品，Al-T-C便是其中的选择之一。

一、铝晶粒细化剂的发展实践证明，钛能在铝中产生很好的晶粒细化作用，但是在亚包晶成分下钛细化作用很弱。

进一步得知加入硼时钛的细化作用大大提高，使用Al-Ti-1B加入0.005%Ti 便能起到很好的晶粒细化作用。

Al-5Ti-1B由于存在大的TiBz聚集物、KAIF、氧化物和其他非金属夹杂是不令人满意的。

为此，作为折衷开发了含低硼的Al-5Ti-0.2B，其优点是：没有大的TiB：聚集物；二硼化物粒子尺寸小(~1μm)；非金属夹杂少；较好的晶粒细化性能。

在此期间也开发了低T/B比的Al-3Ti-1B合金，并于1985年首次应用。

由于铝加工产品质量的不断提高，铝工业要求不含TiB的中间合金，20世纪80年代，英AB(Anglo-Blackwells )公司开发了Al-6%Ti-0.02%C合金。

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]。

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产出线状 ;1<)=<> 细 化 剂。在 国 际 上 常 用 的 成 分 为 ;1<?)=<5>。
随后，晶粒细化剂的研究致力于改善 ;5<)=<> 的 细化效 果，开 发 了 一 系 列 产 品：;5<?)=<>，;5<@)=<>， ;5<?)=<92 3>，;5<)=<92 A>，;5<)=<92 3> 以及 ;5<59)=< 92 3>（ BCD ）。它们的共同特点是 )=：> 大于 )=>3 的 组成 比 32 33，且 含 有 )=;1@ 颗 粒 和 )=>3 颗 粒［:］。 5E4A 年东北工学院在国内首先研制成功国产 ;1<)=< > 细化剂，开创了应用国产 ;1<)=<> 的新局面［4］。但 在相同使用条件下，细化结果 总 低 于 国 外 相 同 成 分 产品，而且 质 量 不 稳 定，尤 其 是 冶 金 质 量 较 差。因 此，我国目前使用的 ;1<)=<> 细化剂多数仍由英国和 荷兰生产［E］。此外，虽然 ;1<)=<> 细化剂具有优异的 细 化 晶 粒 能 力 ，但 其 抗 衰 减 性 能 仍 不 能 令 人 满 意 ，因 为 )=>3 相仍易聚集沉淀，而且 )=>3 易受 FG，+G 等原 子的毒化而失去 细 化 晶 粒 的 作 用 等。为 此，人 们 一 直在寻找研究更有效的细化剂及其处理技术［ 。 H，A］

作者简介：孙自鹏（1985-），男，重庆人，工程师，主要从事铝合金熔铸工艺研究。

收稿日期：2022-08-29浅谈Al-Ti-C 与Al-Ti-B 细化剂对7050合金铸锭的影响孙自鹏，张欢欢，罗德维（西南铝业(集团)有限责任公司，重庆401326）摘要：7050铝合金大量应用于航空航天结构件，在生产过程中熔铸工序的铸锭组织对最终产品质量有决定性影响。

为了解不同晶粒细化剂对7050合金铸锭组织的影响规律，采用金相显微镜、扫描电镜等检测手段，分析了Al-Ti-C 与Al-Ti-B 两种细化剂对7050合金铸锭低倍晶粒度、显微疏松以及显微组织的影响。

结果表明：Al-Ti-B 在线细化能力优于Al-Ti-C ；Al-Ti-C 在线细化铸锭的显微疏松尺寸稍低于Al-Ti-B 在线细化的铸锭；Al-Ti-B 在线细化铸锭的富铁相呈针状形貌，而Al-Ti-C 在线细化铸锭的富铁相形貌主要呈块状形貌。

关键词：Al-Ti-C 丝；Al-Ti-B 丝；在线细化剂；晶粒度；显微疏松；富铁相中图分类号：TG146.21文献标识码：A文章编号：1005-4898（2023）02-0025-06doi：10.3969/j.issn.1005-4898.2023.02.050前言7050铝合金作为可热处理强化的变形铝合金，具有高韧性、高疲劳强度、高抗拉强度等综合优异性能，被大量作为航空航天上多种主承力构件用材。

铝合金铸锭组织具有遗传性质，前期铸态组织影响后续成品综合性能，晶粒细化是控制铸锭组织、改善材料性能的一个重要手段。

目前，在线添加Al-Ti-C 或Al-Ti-B 丝细化剂仍然是铝合金晶粒细化效果最好、实用性最强的方法。

其细化机理是TiAl 3在铝熔体中不稳定，易溶解，溶质Ti 原子易向TiB 2或者TiC 颗粒上富集，这种富Ti 的表面层在随后的冷却中发生包晶反应使α-Al 形核，从而起到异质形核细化晶粒的效果。

为了细化铸锭组织，提高后续成品综合性能，冶金工作者对各种在线细化剂做了大量的研究工作。

B2O3和K2TiF6制备Al-Ti-B中间合金晶粒细化剂Yucel Birol *土耳其科贾埃利盖布泽国家研究理事会，马尔马拉研究中心材料系2006年9月14日初稿；2006年10月3日修订；2006年10月4日定稿；2006年11月9日论文在线发表摘要：取代氟盐法过程中的氟钛酸盐是非常可行的，减少了铝熔体中含氟颗粒的添加量。

许多方法都依靠氧化硼来提供硼元素，目前的研究中这一方法被用来制取Al-5Ti-B晶粒细化剂。

用氧化硼完全取代氟盐法过程中的氟钛酸盐不仅降低了晶粒细化的效果，随着渣滓的产生，而且降低了熔化物的流动性使铸造更加困难。

当氧化硼与除渣助熔剂预先混合促进氧化物从熔融合金的分离时，我们发现熔体微观结构和晶粒细化效率都有了显著的改善。

但是，在这一研究中未考虑因氧化硼而产生的颗粒物质节余的用量。

当氧化硼和氟钛酸钾一起来提供硼元素时所达到的钛的实收率和晶粒的细化效率，几乎与单独氟钛酸钾的效率一样。

我们因此得出结论，氟钛酸钾可以用氧化硼取代，但只是部分取代，其优势在于不损失晶粒细化效率的前提下具有更低的氟化物排放量和颗粒物添加量。

关键字：金属；铸造；Al-Ti-B中间合金；晶粒细化1.概述铝行业很大程度上主要依赖于Al–Ti–B中间合金三元体系晶粒细化剂控制铸造晶粒尺寸[1,2]。

一个典型的做法是在熔融过程中添加铝钛硼晶粒细化剂棒。

因而可获得均匀，精细，等轴晶粒组织，不仅可以获得更高的机械性能和表面质量，而且还保证了合金的均质性，以及良好的铸造性，减少铸件后续加工费用。

虽然已经很多方法已为铝生产提供Al–Ti–B 晶粒细化剂合金[3-17]，其中最受欢迎的是在熔融铝加入KBF4和K2TiF6混合盐[3]。

传统的氟盐法过程中所采用的KBF4和K2TiF6所含的B和Ti元素相对较少。

熔融铝中必须加入大量的盐（近370千克KBF4 - K2TiF6混合物生产1吨Al-5Ti-1B铝晶粒细化剂合金）。

铝合金晶粒细化
晶粒细化
定义：对铝合金熔体进行细化处理，以获得均匀、 细小的等轴晶
分类：凝固细晶和变质细晶
凝固细晶
凝固细晶又称为内生形核质点法，即通过一定手段，如电磁作用等， 改变合金内晶核的数量或阻碍晶体的形核和长大来实现晶粒细化。
常用方法：快速凝固细晶、机械场凝固细晶、磁场凝固细晶、电场 凝固细晶和超声场凝固细晶。
点来源法优点 Nhomakorabea缺点
应用范 生产操作 晶粒尺寸 作用性
围
（μm） 质
机械场作 操作简单 设备复杂 铸件 施加振动 20~800
用
内
物
生
快速凝固 细化枝晶 小件
小批量 甩带等 0.5~10
理
法
作
电/磁场 尺寸小 设备复杂 特殊合金 施加电/ ——
用
作用
磁场
盐类细化 操作简单 污染严重 炉内处理 块式添加 200~500
取0.01%Ti的添加量作为标准添加量，用Al-5Ti-1B细化剂在730℃ 时对99.7%的工业纯铝进行细化处理
标准添加量下保持时间与晶粒大小的关系
Ti的添加量对晶粒大小的影响
不 同 添 加 量 对 99. 7% Al 细 化 效 果
盐类细化剂
吸附变质剂的特点是熔点低，能显著降低合金的液相线温度，原子 半径大，在合金中固溶量小，在晶体生长时富集在相界面上，阻碍 晶体长大，又能形成较大的成分过冷，使晶体分枝形成细的缩颈而 易于熔断，促进晶体的游离和晶核的增加。
快速凝固细晶
采用很高的凝固速度，使合金在凝固过程中形成细小的微观组 织结构，且分布均匀。
原理：控制过冷度
影响因素：凝固速率和合金成分
动态晶粒细化
机械场凝固细晶：

摘 要 ：分析 了两种Ａ ｌ — Ｔ ｉ — Ｂ晶粒 细化 剂 的成分及 微观组织 ，并在 同等试验工艺 、相 同细化剂 添加量 的条件下 ，比较 了两种
Ａ ｌ — Ｔ ｉ — Ｂ 丝 晶粒细化剂对Ａ Ａ１ ０ ５ ０ 合金 的细化效果 。
关键 词 ：Ａ １ 一 Ｔ ｉ — Ｂ 晶粒细化剂 ；微观组织 ；Ｔ ｉ Ａ １ ３ 相 ；Ｔ ｉ Ｂ ２ 粒子 中图分 类号 ：Ｔ Ｇ １ １ ３ 文献标 识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ５ — ４ ８ ９ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ ０ １ — ０ ５
［ ５ 】 Ｇ ｕ ｚ ｏ ｗ ｓ ｋ ｉ Ｍ Ｍ ， Ｓ ｉ ｇ ｗ ｏ ｒ ｔ ｈ Ｇ Ｋ ， Ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ Ｄ Ａ ． Ｔ ｈ ｅ Ｒ ｏ ｌ ｅ ｏ ｆ Ｂ ｏ ｒ ｏ ｎ
ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｇｒ ａ ｉ ｎ Ｒｅ ｆ ｉ ｎ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ａｌ ｕ ｍｉ ｎ ｉ ｕ ｍ ｗｉ ｔ ｈ Ｔ ｉ ｔ ａ ｎ ｉ ｕ ｍ．
４ 结 论
（ １ ）Ａ ｌ — Ｔ ｉ — Ｂ 晶粒 细 化剂 微 观 组 织对 Ａ Ａ１ ０ ５ ０ 合 金 细 化 效 果 影 响 明显 。 Ａ ｌ — Ｔ ｉ — Ｂ 晶 粒 细 化 剂 中 Ｔ ｉ Ａ １ 相 呈块 状 、细 小 均匀分 布 ，Ｔ ｉ Ｂ ： 颗粒 均匀 弥 散 分 布 ，对 Ａ Ａ１ ０ ５ ０ ／ ￣金 组织 的细化效 果较 好 。
《 铝Ｊ ｊ ｎ － ｒ》
２ ０ １ ３ 年第 ２ 期 总第 ２ １ １ 期
技术工程
Ａ ｌ — Ｔ ｉ — Ｂ 晶粒细化剂微观组织对Ａ Ａ １ ０ ５ ０ 合金细化效果的影响
陈 琳 。林顺岩
（ 西南铝业 （ 集团 ） 有 限责 任 公 司 。重庆 九 龙 坡 ４ ０ １ ３ ２ ６）

Al-Ti-C与Al-Ti-B晶粒细化剂的Zr中毒机理肖政兵;邓运来;唐建国;陈祺;张新明【摘要】通过采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)等对Al-Ti-Zr-C与Al-Ti-Zr-B试验合金中 Al3Zr、Al3Ti、TiC或TiB2等第二相粒子结合情况的观察,研究晶粒细化剂的Zr中毒机理.结果表明:两种实验铝合金的凝固组织中Al3Zr均容易与Al3Ti结合形成聚积体,从而抑制了Al3Ti异质形核、细化晶粒的作用,出现所谓晶粒细化剂的Zr中毒现象；而TiC、TiB2粒子基本不与Al3Zr结合,但受Al3Zr的影响出现了团聚现象.根据边-边匹配晶体学模型(E2EM)计算表明:Al3Zr与Al3Ti、α-Ti具有多种可能的共格位向关系,而与TiC/TiB2粒子均只有一种可能的共格位向关系.母相-新相的共格位向关系的多少可作为晶粒细化剂设计的晶体学理论参考.%The poisoning mechanism of zirconium on the grain-refining efficiency of Al-Ti-C and Al-Ti-B based grain refiner was been studied by observing the phases distribution between Al3Zr, Al3Ti, TiC and TiB2 particles in the Al-Ti-Zr-C and/or Al-Ti-Zr-B alloys using X-ray diffraction(XRD) and scanning electron microscope (SEM) equipped with energy dispersive spectrometer (EDS). The results show that Al3Zr particles are easy to combine with Al3Ti particles both in Al-Ti-Zr-C and Al-Ti-Zr-B alloys, the potency of Al3Ti performed as nucleation centers is impaired and results in the poisoning phenomenon. While TiC and TiB2 particles seem not to integrate with Al3Zr particles though the agglomeration of TiB2 particles. The calculation results of edge-to-edge matching model (E2EM) indicate that Al3Zr has a better crystallographic matching withAl3Ti and α-Ti solute than it does with TiC and TiB2 particles, which impliesthe quantities of the orientation relationships (Ors) between the matrix and precipitate can be used as a crystallography theoretical consultation in designing grain refiner.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2012(022)002【总页数】8页(P371-378)【关键词】晶粒细化剂;Al-Ti-C;Al-Ti-B;Zr;中毒机理【作者】肖政兵;邓运来;唐建国;陈祺;张新明【作者单位】中南大学材料科学与工程学院,长沙410083;中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室,长沙410012;中南大学材料科学与工程学院,长沙410083;中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室,长沙410012;中南大学材料科学与工程学院,长沙410083;中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室,长沙410012;中南大学材料科学与工程学院,长沙410083;中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室,长沙410012;中南大学材料科学与工程学院,长沙410083;中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室,长沙410012【正文语种】中文【中图分类】TG164.2+1铝合金晶粒细化剂能很好地抑制铸锭中柱状晶区的生长，减小晶粒的尺寸，进而改善铸锭(件)的加工和力学性能，现已在铝合金熔铸过程中得到了广泛应用[1]，目前使用得最多的是Al-Ti-B系列晶粒细化剂[2]。

只有（００１）晶面面向熔体，因此 熔解慢，完 全 熔 解 所 用 的 时 间 也长。而块状三铝化钛是由三维生长等 轴 晶 体，多 面 面 向 熔 体，因此熔解快，完全熔解所用的 时间也 短，因 此 晶 粒 细 化 作 用时间短。为了解决块状三铝化钛晶粒细化作用时间短的 问题，一般将含这 种 形 态 的 合 金 做 成 杆 线 状，在 铝 液 流 槽 内 动态（在线）加入，细 化 作 用 时 间 为 ３０～６０ｓ。 花 瓣 状 三 铝 化 钛的熔解和细化效果介于片状与块状之间。而生产中使用 的 Ａｌ－Ｔｉ－Ｂ合金，通常含有３种形态的三铝化钛，只是３种形 态的三铝化 钛 所 占 的 比 例 不 同。 当 Ａｌ－Ｔｉ－Ｂ 合 金 进 入 熔 体 后，块状三铝化钛 比 花 瓣 状 和 片 状 三 铝 化 钛 熔 解 快，块 状 的 三铝化钛迅速熔解而起形核作用。其他两种形态的三铝化 钛因为形核 能 力 稍 低，其 形 核 潜 能 受 到 块 状 三 铝 化 钛 的 限 制。当块状三铝化钛溶解到一定程度，花 瓣 状 和 片 状 三 铝 化 钛相继以稍低的形核能力在稍低的温度下起形核作用。 １．２ 硼 化 物
（Ｋｕｎｍｉｎｇ ＭｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌＲｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５００３１）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｓｔａｒｔｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ Ａｌ－Ｔｉ－Ｂ ｍａｓｔｅｒ ａｌｌｏｙｓ．Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｍｅｔａｌ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｉｎ ｔｈｅ Ａｌ－Ｔｉ－Ｂ ｉｓ ＴｉＡｌ３ａｎｄ ＴｉＢ２．Ｂｏｔｈ ｍｅｔａｌ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｐｌａｙ ａ ｌｅａｄｉｎｇ ｒｏｌｅ ｉｎ ｔｈｅ ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｎｄ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｇｒａｉｎ ｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔ．Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｐｏｉｎｔｓ ｏｆ ｇｒａｉｎ ｒｅｆｉｎｅｒ ｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ Ｂｏｒｉｄｅ ｔｈｅｏｒｙ，ｐｈａｓｅ ｄｉａｇｒａｍ／ｐａｃｋａｇｅ ｃｒｙｓｔａｌ ｔｈｅｏｒｙ，ｐａｃｋａｇｅ ｃｒｙｓｔａｌ ｓｈｅｌｌ ｔｈｅｏｒｙ，ｓｕｐｅｒ ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ ｄｏｕｂｌｅ ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ ｔｈｅｏｒｙ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅ ｌａｔｅｓｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ Ａｌ－Ｔｉ－Ｂ ｇｒａｉｎ ｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ａｒｅ ｅｘｐｏｕｎｄｅｄ．

[文章编号]1004-0609(2001)05-0801-05Al2Ti2B合金的组织分析①马洪涛1,李建国2,张柏清2,方鸿生2(1.清华大学精仪系摩擦学国家重点实验室,北京100084;2.清华大学材料科学与工程系,北京100084)[摘　要]用SEM,TEM和XRD等分析设备系统分析了Al2Ti2B合金的显微组织,结果表明:在A l25Ti21B合金组织中有TiAl3和TiB2颗粒团,而Al23Ti23B合金组织中仅有(Al,Ti)B2颗粒团,并认为(Al,Ti)B2应是TiB2和AlB2的混合体。

[关键词]Al2Ti2B合金;显微组织;晶粒细化[中图分类号]TG146.2 [文献标识码]A 在Al2Ti2B系列中间合金中,Al25Ti21B合金和Al23Ti23B合金在细化纯铝和铸造Al2Si合金时有相互矛盾的的细化规律[1,2],这使Al2Ti2B合金对纯铝及铝硅合金的细化机理需作更深入地探讨。

在现有的文献中解释铝合金细化及细化机理[3～8],存在较多矛盾的原因之一是对中间合金的组织分析方法存在较大的差异。

作者拟通过对自制的Al2 Ti2B系列中间合金进行组织及相结构的系统分析,以期对探讨Al2Ti2B合金的细化机理有所帮助。

1　实验方法采用铝热还原法制备Al2Ti2B系列中间合金,合金成分范围为Al2(0～7)%Ti2(0.5～4)%B(质量分数)。

在TiB2分子中,Ti与B的质量比m (Ti)/m(B)=2.2,分析合金的组织时按照合金中Ti与B质量比分别为m(Ti)/m(B)<2.2,m (Ti)/m(B)> 2.2,因此选定具有代表意义的Al2 3Ti23B(m(Ti)/m(B)=1<2.2)和Al25Ti21B(m (Ti)/m(B)=5>2.2)合金进行深入分析。

用D/MAX/RD212KW X射线衍射分析仪对中间合金中的第二相进行分析。

用常规制样方法磨光样品,电解抛光后经K eller试剂侵蚀,用光学显微镜、CSM950型SEM和带有超薄窗口能谱仪的J SM6301型场发射枪扫描电镜观察其微观组织,并采用J EM200CX型TEM和配备Philip EDAX的H800型TEM对中间合金薄膜样品中的第二相和从合金中萃取的第二相进行分析。

３ ０ ｍｉ ｎ ，ｒ ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ｗｈ ｉ ｌ ｅ ｔ ｈ ｅ ｇ ｒ ａ ｉ ｎ ｓ ｉ ｚ ｅ ｒ ｅ ｆ ｉ ｎ ｅ ｄ ｔ Ｏ ５ ０ —６ ０“ ｍ ，ｈ ａ ｒ ｄ ｎ ｅ ｓ ｓ ｅ ｎ ｈ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ ６ ． ４ ８ ， ａ ｎ ｄ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｌ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｉ ｎ —
摘要 采用颗粒纯钛 法制备 了新型的 Ａ１ 一 Ｔ． － Ｒ ｅ中间合金 细化剂 ， 考察 了细化 剂添加 量、 保温 时间、 浇注温度
对＿ ｒ － ＿ ， ｌ ｋ 纯铝细化效果的影响 。实验发现 当细化剂添加量 为 ０ ． ５ （ 质量分数） ， 浇注 温度在 ７ ６ ０℃ ， 保 温时间为 ３ ０ ａｉ ｒ ｎ
０ 引言
近年来 铝合金 因质 量轻 、 比强度 高 、 耐 蚀性 好 、 可焊 接 等 优点 ， 得 到 了越 来 越多 人 的关 注 ， 在 深 加工 和 高 新 技 术 领 域 的应用 越来 越 广 泛ｌ １ ］ 。为 了使 铝 材 具 有更 好 的加 工 性 能 和 使用性 能 ， 人们 在制备 铝材 时尽量 使其 晶粒 细小 ＿ ２ ］ ， 从 而 获
时细化效果最佳 ， 最 佳 效 果 为铝 的 晶粒 细化 到 ５ ０ ￣６ ０， ｕ ｍ， 硬度提升 了 ６ ． ４ ８ ， 抗 拉 强 度提 升 了 ８ ． ７ ９ 。 最后 分析 了
Ａ１ 一 Ｔ ｉ — Ｒ ｅ中 间合 金 细化 机 理 。 关 键 词 Ａ １ 一 Ｔ ｉ — Ｂ － Ｒ ｅ 中间合金 工业纯铝 晶粒 细化
・
１ Ｏ ０ ・
材 料 导报 Ｂ： 研 究篇
２ ０ １ ３ 年 ９月 （ 下） 第２ ７卷 第 ９期

合金组织细化方法
合金组织细化方法主要有以下几种：
1. 化学法：通过向液态金属中添加少量物质来细化晶粒和改善组织形貌。

主要包括添加晶粒细化剂和生长阻止剂两种方式。

晶粒细化剂作为外加晶核的生核剂，可以促进非均质生核过程，如Al-Ti、Al-Ti-B、Al-Ti-B-RE等。

而生长阻止剂则降低晶粒的生长速度，提高形核数量，从而获得细小的等轴晶组织。

2. 热控法：在凝固过程中控制结晶热流，包括提高冷却速度和低过热度浇注等。

3. 塑性变形组织细化：通过塑性变形来细化合金组织。

4. 快速凝固法：通过快速冷却金属液来获得细小的晶粒组织。

5. 外场作用细化方法：利用外部场（如电磁场、超声场、外力场）对金属液施加作用，以获得具有特定组织结构的零件。

例如，流变成形技术结合了液态成形和塑性成形的优点，能获得形状结构复杂、力学性能优异的零件。

高能超声振动是一种能大幅度细化晶粒的低成本、无污染半固态浆料制备方法。

挤压铸造由于金属液在较高的压力作用下快速凝固，所获得的铸件组织也十分细小，并且还具有致密度高、缩松缩孔等缺陷少等优点。

请根据合金材料和应用场景选择合适的方法进行组织细化。

铝及铝合金晶粒细化用合金线材第1部分：铝-钛-硼合金线材（审定稿）编制说明1 工作简况1.1 任务来源随着铝材的广泛应用。

尤其是在高新技术领域的应用，对在后续深加工工艺中的组织提出了严格的要求，而控制其组织和性能的关键之一是熔铸出细小均匀的铸态晶粒组织，可明显改善铝型材性能，减少铸锭裂纹。

要获得这种组织。

必须通过不同的手段处理熔体，包括液态时加入各种处理剂或借助外来能量(如机械振动、电磁搅拌、超声波处理等)使α—Al基体细化．而晶粒细化是增加材料强度、改善塑性的重要手段之一，也是改善铝材质量的重要途径。

在工业生产条件下，添加处理剂的方式是最简便而又有效的方法。

最初研制的晶粒细化剂是把K2TiF6、KBF4等直接加到熔体中，与熔融铝发生反应，形成TiAl3或TiB2粒子而产生细化作用的。

由于产生的细化效果不均匀，无法预测晶粒细化的响应程度，目前已被淘汰。

为了克服铝及其合金中直接加入盐类化合物的缺点，人们研究并采用了A1—Ti—B中间合金细化剂。

铝钛硼熔体处理剂曾风靡一时，得到不少厂家的青睐。

国标委综合[200×]×××号文件及中国有色金属工业协会中色协综字[200×]×××号文件，下达了编制《铝及铝合金晶粒细化剂》第一部分：铝钛硼合金线材国家标准的任务，并确定了新星化工冶金材料（深圳）有限公司为编写单位。

1.2 起草单位新星化工冶金材料（深圳）有限公司于1992年7月在广东省深圳市罗湖区莲塘成立，2004年因公司发展需求，在光明新区公明镇高新科技园建立了全新的厂区；新星化工是一家以专业生产铝材处理剂、铝钛硼合金等高科技产品的中美合资企业。

工厂占地面积有5万多平方米，主要产品有有色金属复合材料、新型合金材料及铝材处理剂。

1.3主要过程和内容本标准由中国有色金属工业标准计量质量研究所任主办部门，由新星化工冶金材料（深圳）有限公司任起草单位。

Al-Ti-B 在 Al-Si 合金中的晶粒细化行为的研究进展作者：黄俊辉孙明张燕艳翁其龙陈治武马启超蔡栋梁来源：《有色金属材料与工程》2022年第05期摘要：Al-Ti-B 是目前 Al 合金中應用最为广泛的晶粒细化剂，其晶粒细化行为受到细化剂组织状态、细化工艺、合金成分等因素的影响;尤其是应用于 Al-Si 系合金时，毒化效应的存在削弱了细化效果，成为制约 Al-Si 合金晶粒细化效果的重大瓶颈。

总结了 Al-Ti-B 在 Al-Si 合金中晶粒细化的研究进展，重点阐述了毒化效应的影响及其作用机制，归纳了外加超声能量场对细化行为的影响作用，最后展望了未来的研究方向。

关键词：铝合金; Al-Ti-B;细化机制;毒化效应;超声处理中图分类号： TG 146.2+1 文献标志码： AResearch progress of grain refinement behavior of Al-Ti-B in Al-Si alloysHUANG Junhui， SUN Ming， ZHANG Yanyan， WENG Qilong，CHEN Zhiwu， MA Qichao， CAI Dongliang（School of Materials and Chemistry， University of Shanghai for Science and Technology，Shanghai 200093， China）Abstract： Al-Ti-B is the most widely used grain refiner in Al alloys， and its refining behavior is affected by the microstructural condition of refiner， refining process， alloy composition and other factors. Especially， when it is applied to Al-Si alloys， the existence of poisoning effect weakens the refinement effect， and has become a major bottleneck restricting the grain refinement effect of Al-Si alloys. The research progress of grain refinement of Al-Ti-B in Al-Si alloys was summarized， the influence of toxic effect and its mechanism were emphasized， the effect of external ultrasonic energy field on refinement behavior was summarized， and finally the future research direction was prospected.Keywords： aluminium alloy; Al-Ti-B refiner; refinement mechanism; poisoning effect; ultrasonic treatment随着节能减排需求的日益增长，铝合金作为一种极其重要的轻量化结构材料，在航空航天、汽车、军工等领域都得到了极为广泛的应用。

Guangzhou 510641，China； 3． Zhongshan Jinsheng Aluminum Co． ，Ltd． ，Zhongshan 528463，China）
Abstract： The chemical composition，microstructure and grain refining efficiency of Al-Ti-
表 1 Al-Ti-B 合金线的合金元素质量分数 %
国别 /公司 英国 LSM 荷兰 KBM 西班牙 Aleastur 韩国 SLM
Ti 5． 55 4． 51 4． 01 4． 93
B 0． 28 0． 95 0． 93 1． 07
Fe 0． 12 0． 14 0． 14 0． 24
Si 0． 096 0． 097 0． 097 0． 135
国外几种 Al-Ti-B 晶粒细化剂的质量评价
王顺成1 ，张彩锦1，2 ，戚文军1 ，郑开宏1 ，李建湘3
1． 广东省工业技术研究院 材料加工研究所，广东 广州 510650；2． 华南理工大学 材料科学与工程学院， 广东 广州 510641；3． 中山市金胜铝业有限公司，广东 中山 528463）
20可见未添加细化剂时纯铝的铸态组织柱状晶发达受钢模急冷作用距离试样表层约mm厚区域形成一层相对细小的柱状晶试样中心存在约10mm厚区域的粗大等轴晶其余为粗大的柱状晶2的英国lsm公司荷兰kbmaleastur公司和英国lsm公司的alti合金线并保温添加细化剂后纯铝晶粒平均直径分布图
11
2011，Vol． 39，№6
Байду номын сангаас
以上的铝加工企业使用的是直径为 9． 5 mm 的 AlTi-B 合金线［1 － 2］。根据不同的铝材产品，铝加工企 业会选用不同质量的 Al-Ti-B 合金线。生产铝铸件 和建筑铝型材，对 Al-Ti-B 合金线的质量要求较低。 而生产铝箔、易拉罐料、PS 版基等高精铝材产品，则 对 Al-Ti-B 合金线的质量要求较高，要求 Al-Ti-B 合 金线具有优异的晶粒细化能力，TiAl3 相、TiB2 粒子 尺寸细小、分布均匀，Fe、Si 等杂质元素含量低，无金 属和非金属氧化物等夹杂物［3 － 4］。高档 Al-Ti-B 合 金线的生产难度大，目前世界上仅有美国 KBA 公 司、英国 LSM 公司、荷兰 KBM 公司、西班牙 Aleastur 公司、挪威 Hydelko 公司和韩国 SLM 公司等少数公 司掌握［1 － 2］。我国 Al-Ti-B 合金线的生产技术水平 与国外相比尚存在一定差距，表现为 Al-Ti-B 合金线 的 Ti、B 元素含量不稳定，TiAl3 相、TiB2 粒子尺寸、 形貌和分布状态不符合标准，合金纯净度差等，导致 国内使用的高档 Al-Ti-B 合金线部分仍需依赖进口。 我们对英国 LSM 公司、荷兰 KBM 公司、西班牙 Aleastur 公司和韩国 SLM 公司生产的 Al-Ti-B 合金线 的化学成分、显 微 组 织 和 晶 粒 细 化 能 力 进 行 检 测 分 析，评价了 Al-Ti-B 合金线的质量，目的是为铝加工 企业选用 Al-Ti-B 晶粒细化剂时提供参考。