铝钛碳晶粒细化剂的研究

浅议铝合金晶粒细化剂的研究及发展趋势作者：徐晓光来源：《科学与信息化》2018年第14期摘要本文分析了铝合金晶粒细化剂的研究及发展趋势，为铝合金晶粒细化剂的研究走持续、稳定及健康的发展道路提供了一定的见解。

关键词铝合金；晶粒细化剂；研究；发展趋势引言如何有效地利用资源、减少污染、提高铝合金材料加工的技术水平是材料行业面临的重要课题。

高品质铝钛硼细化剂、A1-Ti-C-Re、Al-Ti-B-Re能够满足国内铝加工行业对细化效果与质量越来越高的要求。

但高品质铝钛硼细化剂对原料纯净度及生产过程控制提出更高的要求。

多元相A1-Ti-C-Re、Al-Ti-B-Re还未得到应用。

其需要相关人员在物理本质和基本规律上做深入研究，以突破制备及应用的关键技术。

1 对铝合金晶粒细化剂研究现状的分析与认识目前，铝合金品粒细化有凝固细晶和变质细晶两个方向。

1.1 铝合金晶粒细化应用现状（1）凝固细晶：主要有快速凝固细晶、机械场凝固细晶、磁场凝固细晶、电场凝固细晶、超声凝固细晶等五种。

（2）变质细化：变质细化包括磷及磷化物变质细化、钠盐变质细化、铝锶中间合金细化、铝锑中间合金细化、A1-Ti-B细化、A1-Ti-C细化等（3）细化剂的制备：包括Al-Ti-B的制备和A1-Ti-C的制备，其中A1-Ti-C的制备有熔铸-原位反应法、液态搅拌法、半固态复合铸造法、自蔓延复合技术、XD法、喷射共沉积法、粉末冶金法等。

2 依靠技术进步，以促进铝合金晶粒细化剂研究的可持续发展2.1 铝合金晶粒细化的发展趋势变质细化中的磷或磷化物、钠盐、铝锑中间合金、铝锶中间合金等的变质细化对细化温度及加入方式要求严格。

其加入后容易产生大量气体，污染环境，使铝液吸气严重。

同时其容易在铸件中形成针孔等缺陷，细化工艺过程复杂，且劳动强度大。

随着人们对包括了铝及铝合金板、带、箔、管、棒、型材及铸件生产过程认识的深化，明确了在铝熔体中添加晶粒细化剂进行细化是目前铝加工行业中最实用最有效的晶粒细化方法。

Al-Ti-C晶粒细化剂的形核与衰减机理研究
李英龙;陈彦博;曹富荣;温景林
【期刊名称】《特种铸造及有色合金》
【年(卷),期】2005(25)12
【摘要】通过SEM、XRD、EPA等分析手段,研究了液固反应法制备的AlTiC晶粒细化剂中间合金的组织特征,并结合热力学分析探讨了TiC粒子的形核与衰减机制。

试验结果表明:TiC的形核机理是Ti原子以某种机制扩散至TiC粒子的表面形成富Ti层,并接近TiAl3的成分,在凝固过程中TiAl3与周围Al液发生包晶反应形成αAl;保温过程由于C从TiC向Al熔体中的扩散,使其稳定性降低及TiC向
Al4C3转化,使αAl晶格失配是细化效果衰减的主要原因。

【总页数】3页(P712-714)
【关键词】Al—Ti—C晶粒细化剂;α—Al形核机理;衰减机理
【作者】李英龙;陈彦博;曹富荣;温景林
【作者单位】东北大学
【正文语种】中文
【中图分类】TG146.2
【相关文献】
1.Fe对Al-Ti-B和Al-Ti-C中间合金细化纯铝时晶粒形核与生长行为的影响 [J], 李建国;孙雪迎;茶国吉;陈学敏
2.Al-Ti-C与Al-Ti-B晶粒细化剂的Zr中毒机理 [J], 肖政兵;邓运来;唐建国;陈祺;
张新明
3.Al-Ti-C中间合金晶粒细化剂的合成及其细化晶粒作用 [J], 姜文辉;韩行霖
4.Al-Ti-C晶粒细化剂对工业纯铝的晶粒细化 [J], 谭敦强;黎文献
5.Al-Ti-C晶粒细化剂的细化机理试验研究 [J], 李英龙;曹富荣;石路;温景林
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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]。

Al-Ti-C-Ce对铝合金晶粒细化剂机理研究摘要：铝合金作为当今社会中常见的金属材料之一被广泛的应用在交通、建筑、航空航天、航海、电力、医疗、装饰等各个领域。

将晶粒细化剂参入铝合金熔炼，使得铝熔体在凝固过程中获得足够的异质晶核，从而细化金属晶粒的尺寸来提升铝材性能已经成为如今工业生产中最为普遍且经济实用的方法。

关键词：晶粒细化剂；晶粒细化；形核；晶粒本文通过在Al-Ti-C制备过程中引入稀土元素Ce来改善碳源与铝液的润湿性，从而提高TiC粒子的形成率。

而TiC粒子作为铝熔体中的形核核心，增加了形核数量，Ce元素不仅可以促进TiC粒子的生成，也可以提升细化剂的抗衰性Al-Ti-C-Ce中间合金之所以细化能力高于Al-Ti-C中间合金，不单单因为Ce原子的加入提升了TiC粒子的含量，而且在细化过程中，Ce原子会富集在铝合金晶界处抑制铝合金晶粒继续长大。

1.引言铝及铝合金作为当今社会不可替代的金属材料之一在当今社会被广泛的应用于交通、建筑、航空航天、航海、电力、医疗、装饰、食品包装等各个领域。

改善铝材品质的方法工艺有很多，对于绝大部分金属，其晶粒尺寸被细化，直接提升了晶界的总面积，则其金属材料强度、硬度、塑性、韧性会伴随细化的强弱而有所提升。

将金属晶粒细化剂在金属熔炼过程中添加到熔体中，使得金属在凝固过程中获得足够的异质晶核，从而细化金属晶粒的尺寸来提升金属性能已经成为当今铝材加工生产中最为普遍且最为经济实用的方法。

目前在工业铝合金熔炼中使用率最高的晶粒细化剂是Al-Ti-B、Al-Ti-C，然而将Al-Ti-B添加到铝液之后TiB2粒子容易被团聚，而且易被Cr、Zr、Mn等元素毒化从而使得细化剂失去作用。

而Al-Ti-C细化剂在制备过程中存在碳源与铝液润湿性极差，进入铝液的碳源很难与铝液中的Ti原子结合产生足够的TiC粒子。

因此Al-Ti-C细化剂在工业生产中也遭到极大的限制。

本文通过在Al-Ti-C制备过程中引入稀土元素铈来改善碳源与铝液的润湿性，从而提高TiC粒子的形成率。

湘潭大学硕士学位论文Al-Ti-C中间合金的制备及细化性能研究姓名：***申请学位级别：硕士专业：材料学指导教师：***20070601湘潭大学硕士学位论文摘要摘要采用中频感应炉和铝液加入到石墨粉与钛氟酸钾的混合物中的方法制备Al-Ti-C晶粒细化剂，并检验了Al-Ti-C晶粒细化剂对工业纯铝的晶粒细化能力。

Al-Ti-C晶粒细化剂是铝及铝合金晶粒细化领域最具潜力的一种细化剂，对提高铝及铝合金铸件质量有重要意义。

实验中，通过OM、SEM-EDS、EPMA等检测手段，研究了碳源的选择、石墨的加入方式、反应温度以及保温温度对Al-Ti-C晶粒细化剂组织、结构的影响。

在检测对工业纯铝的晶粒细化效果实验中，研究了Al-Ti-C晶粒细化剂中的Ti/C比、中间合金添加量、保温时间、浇铸温度等对工业纯铝晶粒细化效果的影响，并与英国进口和国内某厂生产的Al-Ti-B晶粒细化剂的细化效果进行了比较。

研究结果表明，采用本文的工艺，原料在850℃时加入，并在1100℃温度下保温10min,能制备出性能良好的Al-Ti-C晶粒细化剂。

用该工艺制备的Al-Ti-C中间合金对工业纯铝的细化效果优于进口和国产的Al-Ti-B晶粒细化剂。

采用该工艺制备出了多种成分和不同Ti/C比的Al-Ti-C晶粒细化剂，如Al-6Ti、Al-5Ti-0.25C、Al-5Ti-0.02C、Al-8Ti-2C、Al-8Ti-0.4C、Al-12Ti-0.45C等，研究了Al-Ti-C晶粒细化剂制备过程中TiC和TiAl3组成相的形成机理，分析了该化合物形成的热力学条件，并提出了TiC的生长动力学模型，此外，对Al-Ti-C三元相图进行了研究并探讨了TiC对α-Al 的异质形核作用和晶粒细化机理。

研究结果表明，铸态的Al-Ti-C中间合金中有大量长条状和块状的TiAl3以及大量细小的TiC颗粒,而且TiC颗粒均匀分布在基体上。

通过对制备实验、细化实验结果的分析，发现A1-Ti-C晶粒细化剂在细化铝及铝合金时，单独的TiC和TiAl3只能起有限的细化作用，TiC与TiAl3的结合是实现纯铝高效细化的必要条件。

铝晶粒细化剂一、引言铝晶粒细化剂是一种用于改善铝合金性能的添加剂。

通过细化铝晶粒的尺寸和优化晶粒形态，该剂能够提高铝合金的强度、塑性等力学性能，并改善其耐磨性、耐蚀性和气密性等功能。

本文将深入探讨铝晶粒细化剂的原理、应用以及未来发展趋势。

二、铝晶粒细化剂的原理铝合金晶粒细化剂主要通过在铝合金中形成非金属化合物来细化晶粒。

常用的细化剂包括铝钛细化剂、铝硼细化剂和铝铬细化剂等。

这些细化剂的添加可以使铝溶液中的氧化钛、氧化硼或氧化铬与铝发生反应生成尺寸更小、均匀分布的化合物，从而细化晶粒。

三、铝晶粒细化剂的应用铝晶粒细化剂在铝合金制备中有广泛的应用。

以下是几个主要应用领域的介绍：1. 航空航天领域铝合金是常用的航空航天材料之一，而铝晶粒细化剂可以显著提高铝合金的强度和韧性。

尤其是在航空航天领域，更高的材料性能要求使得铝晶粒细化剂成为必要的添加剂。

2. 汽车制造汽车制造是另一个重要的铝合金应用领域。

铝合金具有较低的密度和较高的强度，可以减轻汽车自重并提高燃油经济性。

铝晶粒细化剂可以进一步增加铝合金的强度，提升汽车结构的安全性能。

3. 电子电器领域铝合金在电子电器领域的应用十分广泛。

例如，手机壳、笔记本电脑外壳等产品常使用铝合金制作。

使用铝晶粒细化剂可以优化铝合金的表面质量和力学性能，提供更好的用户体验。

4. 包装材料由于铝具有较好的气密性和耐蚀性，铝合金在食品、饮料等包装领域得到广泛应用。

铝晶粒细化剂可进一步提高铝合金的气密性和耐蚀性，从而延长包装材料的使用寿命。

四、铝晶粒细化剂的未来发展趋势随着科学技术的不断发展，铝晶粒细化剂将会有更多的应用和改进。

以下是几个可能的未来发展趋势：1. 绿色环保随着对环境保护意识的提高，未来铝晶粒细化剂的研发将更加注重绿色环保。

研究人员将努力开发更环保的细化剂，并减少其对环境的污染。

2. 新型细化剂的开发除了现有的细化剂，科学家们还将继续开发新型的铝晶粒细化剂。

这些新型细化剂可能具有更好的性能和更加经济高效的制备方法。

Al-Ti-C-Ce中间合金的制备及其对工业纯铝的细化机理研究Al-Ti-C-Ce中间合金的制备及其对工业纯铝的细化机理研究摘要：铝合金在工业领域中具有广泛的应用，但其晶粒细化是提高铝合金性能的关键之一。

本文通过研究Al-Ti-C-Ce中间合金的制备及其对工业纯铝的细化机理，探索了一种有效的方法来细化工业纯铝的晶粒。

实验结果表明，添加Al-Ti-C-Ce中间合金可以显著细化工业纯铝的晶粒并提高其力学性能。

1. 引言铝及其合金由于具有较低的密度、良好的导电导热性、耐腐蚀性等特点，广泛应用于航空、汽车、电子等领域。

然而，在一些特殊领域要求更高的强度和塑性时，工业纯铝的强度和塑性往往无法满足需求。

而晶粒细化是提高铝合金强度和塑性的有效方法之一。

2. Al-Ti-C-Ce中间合金的制备本实验选择Al、TiC、CeAl3、Al2Ti、C等作为原料，按一定比例混合后进行球磨。

接着将球磨后的混合粉末均匀堆积于石墨舟中，并在750℃下进行真空烧结。

最终得到Al-Ti-C-Ce中间合金。

3. 对工业纯铝的细化机理研究将制备后的Al-Ti-C-Ce中间合金添加到工业纯铝中，并进行热处理，观察其对工业纯铝晶粒的影响。

3.1 细化效果通过金相显微镜观察，可以发现添加Al-Ti-C-Ce中间合金后，工业纯铝的晶粒明显细化。

细化机理主要包括两个方面：一是Al-Ti-C-Ce中间合金中的Ce元素和Al元素的作用。

Ce元素和Al元素在共熔过程中能够形成临时固溶体，进而影响晶粒的再结晶过程。

二是TiC颗粒的细化作用。

TiC颗粒在共熔过程中均匀分布于铝基体中，作为晶核起到了细化晶粒的作用。

3.2 力学性能Tensile tests表明，添加Al-Ti-C-Ce中间合金后，工业纯铝的抗拉强度显著提高。

细化晶粒能够提高材料的强度和塑性，因此添加Al-Ti-C-Ce中间合金可以显著提高工业纯铝的力学性能。

4. 结论本研究成功制备了Al-Ti-C-Ce中间合金，并研究了其对工业纯铝的细化机理。

Al-5Ti-1C丝晶粒细化剂制备工艺及细化性能研究的开题报告开题报告题目： Al-5Ti-1C丝晶粒细化剂制备工艺及细化性能研究一、选题背景丝晶是金属的一种特殊微观组织结构，具有高强度、高塑性、高韧性等优异的力学性能。

近年来，丝晶表面的表征已成为研究的热点，因其表面所具有的生物和化学反应，成为许多领域的研究对象。

金属丝晶的制备除了采用拉伸法外通常采用，力学法、热处理法、电渣重熔法和液相等离子体法等。

其中，力学法是制备高强度、高塑性丝晶的常用方法，期望能进一步提高其力学性能。

本研究的主要工作就是采用Al-5Ti-1C金属材料，研究丝晶的制备工艺及细化性能，为丝晶制备提供一定的理论和实践基础。

二、研究内容1. 研究Al-5Ti-1C丝晶粒细化剂制备工艺；2. 系统评价丝晶生成的颗粒形貌、晶体结构及机械性能等研究；3. 探究各工艺参数对丝晶细化效果的影响和机理；4. 探究Al-5Ti-1C丝晶粒细化剂与其他结构材料的制备适用性研究；5. 对研究结果进行分析和总结；三、研究方法1. 研究Al-5Ti-1C丝晶粒细化剂制备工艺，采用化学合成方法，在不同的操作条件下进行实验，比较不同条件下合成的粒子形貌、晶体结构以及物理性能的差异；2. 通过采用SEM、TEM、XRD等各种表征手段对实验样本进行分析，对合成过程中的丝晶细化机理进行深入研究；3. 丝晶颗粒封装功能的探究，采用丝晶颗粒封装技术，将其应用于其他材料。

四、预期成果1. 完成Al-5Ti-1C丝晶粒细化剂的制备工艺；2. 对粒子形貌、晶体结构和机械性能等进行评价，探究各工艺参数对丝晶细化效果的影响以及机理；3. 探究Al-5Ti-1C丝晶粒细化剂与其他结构材料的制备适用性研究；4. 推进丝晶颗粒封装技术的发展；5. 对上述研究结果进行分析与总结，撰写学位论文。