国外几种Al_Ti_B晶粒细化剂的质量评价

摘要：采用等离子体发射光谱仪、光学显微镜和扫描电镜，检测分析了英国 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，评价了 Al-Ti-B 合金线的质 量。结果表明，荷兰 KBM 公司生产的 Al-Ti-B 合金线的综合质量较好； 英国 LSM 公司生产的 Al-Ti-B 合金线的 TiAl3 相、TiB2 粒子的尺寸较大，TiB2 粒子团聚较严重； 西班牙 Aleastur 公司生产的 Al-Ti-B 合金线的 Ti 含量较低； 韩国 SLM 公司生产的 Al-Ti-B 合金线的 Fe、Si 杂质元素含量较高。研究结果可为铝加工企业选用 Al-Ti-B 晶粒细化剂提 供参考。 关键词：Al-Ti-B 晶粒细化剂； 化学成分； 显微组织； 晶粒细化能力 中图分类号：TG146． 21 文献标识码：A 文章编号：1007 － 7235（2011）06 － 0011 － 04
B grain refiners of LSM，KBM，Aleastur and SLM were investigated by ICP，OM and SEM． The qualities of Al-Ti-B grain refiners were evaluated． Results show that the comprehensive quality of Al-Ti-B grain refiner of KBM is the best． The size of TiAl3 ，TiB2 in Al-Ti-B grain refiner of LSM is bigger than that of KBM，Aleastur and SLM． The content of Ti element in Al-Ti-B grain refiner of Aleastur is 4． 01% ，which is not accord with international standard． The content of Fe and Si element in Al-Ti-B grain refiner of SLM are 0． 24% and 0． 135% ， respectively，which is the highest in all Al-Ti-B grain refiners． The research results give a reference for aluminum processing enterprises to choose Al-Ti-B grain refiner．
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低于我国的 Al-Ti-B 合金线行业标准的上限［5］。据 报道，国外 Al-Ti-B 生产厂家对其产品杂质元素含量 都制定有严 格 的 企 业 标 准，而 企 业 标 准 一 般 都 严 于 国家标准和行业标准。 2． 2 显微组织
图 1 为 Al-Ti-B 合金线的显微组织。表 2 为 AlTi-B 合 金 线 中 TiAl3 相、TiB2 粒 子 的 尺 寸 分 布。 TiAl3 相和 TiB2 粒子的尺寸大小、形貌和分布状态对 Al-Ti-B 合金线的晶粒细化能力有重要影响。TiAl3 相常见形貌 有 圆 块 状、方 块 状 和 细 长 杆 状。 研 究 表 明，细小圆块状的 TiAl3 相以及呈弥散分布的细小颗 粒状的 TiB2 粒子对增强晶粒细化效果是最有利的， 而粗大方块状、杆状的 TiAl3 相以及粗大的 TiB2 粒 子团聚块则会降低晶粒细化效果［6 － 8］。另外，粗大 的 TiAl3 相以及 TiB2 粒子团聚块会导致箔材、易拉 罐料、高档 PS 版基等高精铝材表面产生针孔、撕裂、 砂眼、划伤等缺陷。从图 1 和表 2 可见，四个公司的 Al-Ti-B 合金线都存在圆块状、方块状和细长杆状的
晶粒 细 化 试 验 材 料 为 工 业 纯 铝 （ w （ Al ） = 99． 7% ） 。试验设备为 7． 5kW 井式电阻炉和石墨坩 埚。将纯 铝 置 于 坩 埚 内 加 热 熔 化，待 铝 熔 体 升 至 720℃ ～ 730℃ 后精炼、搅拌和扒渣，加入质量分数为 0． 2% 的 Al-Ti-B 合金线料，充分搅拌并静置 2 min 后，浇注到置于耐火砖上外径 75 mm、高 25 mm、壁 厚 5 mm 的环状钢模内，凝固后沿试样高度中间部位 锯开，经磨制、抛光并用特强混合酸溶液（ 70 mL HCl + 25 mL HNO3 + 5mL HF） 腐蚀后观察试样宏观晶粒 组织，采用截线法测量晶粒的平均直径。
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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）
Key words： Al-Ti-B grain refiner； chemical composition； microstructure； grain refining
efficiency
在铝熔体中添加晶粒细化剂是铝加工企业最常 用的晶粒细 化 方 法，可 显 著 改 善 纯 铝 及 铝 合 金 的 加
Quality evaluation of overseas Al-Ti-B grain refiners
WANG Shun-cheng1 ，ZHANG Cai-jin1，2 ，QI Wen-jun1 ，ZHENG Kai-hong1 ，LI Jian-xiang3
（ 1． Institute of Materials Processing，Guangdong General Research Institute of Industrial Technology， Guangzhou 510650，China； 2． School of Materials Science and Engineering，South China University of Technology，
Guangzhou 510641，China； 3． Zhongshan Jinsheng Aluminum Co． ，Ltd． ，Zhongshan 528463，China）
Abstract： The chemical composition，microstructure and grain refining efficiency of Al-Ti-
工性能和提高铝材的质量。Al-Ti-B 是目前铝加工 企业最常用的晶粒细化剂，据报道，世界上大约 75%
收稿日期：2011 － 01 － 10 基金项目：广东省重大科技专项资助项目（ 2009A080205004） 第一作者简介：王顺成（ 1976 － ） ，男，湖南宜章人，副研究员，博士。
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V 0． 060 0． 087 0． 051 0． 009
注： 其他元素质量分数单个不大于 0． 03% ，合计不大于 0． 10% ， 余量为 Al。
针对不同的铝材产品，为了避免因铝熔体发生 二次污染而影响产品质量，铝加工企业对 Al-Ti-B 合 金中的 Fe、Si 等杂质元素的含量都有明确的要求，其 中生产铝箔、易拉罐料、高档 PS 版基等高精铝材产 品对 Al-Ti-B 合金的纯净度要求较高，要求 Al-Ti-B 合金中的 Fe、Si 等杂质元素含量较低。从表 1 可见， 韩国 SLM 公司 Al-Ti-B 合金线的 Fe、Si 杂质元素含 量较高（ w（ Fe） = 0． 24% ，w（ Si） = 0． 135% ） ，但 V 元 素含量较低（ w（ V） = 0． 009% ） 。英国 LSM 公司、荷 兰 KBM 公司和西班牙 Aleastur 公司的 Al-Ti-B 合金 线的 Fe、Si 杂质元素含量均较低（ w（ Fe） = 0． 12% ～ 0． 14% ，w （ Si） = 0． 096% ～ 0． 097% ） ，但 w （ V） = 0． 051% ～ 0． 087% 。值得注意的是，除韩国 SLM 公 司的 Al-Ti-B 合金线的 Fe、Si 杂质元素含量较高外， 英国 LSM 公司、荷兰 KBM 公司和西班牙 Aleastur 公 司的 Al-Ti-B 合金线的 Fe、Si、V 杂质元素含量均远
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。