Al-La-B系铸造铝合金晶粒细化剂的开发与细化效力评价文献综述

 2022-11-01 14:20:22
  1. 文献综述(或调研报告):

1.Al合金中晶粒细化剂研究进展

晶粒细化剂起源于20世纪四五十年代英国Cibula金属研究学会,迄今已有七十多年发展历史。晶粒细化剂的发展,可大致以10年为期进行划分。40年代:Ti、B、Zr、Nb盐熔剂;50年代:Ti、B盐块剂;60年代:Al-Ti块锭(5,6和10%Ti)和Al-Ti-B块锭(Ti/B为5/1);70年代:Al-Ti-B线材(Ti/B为5/1);80 年代:Al-Ti-B线材(Ti/B为5/1、3/1、5/0.2、5/0.1、3/0.5);90年代后:新一代晶粒细化剂,以Al-Ti-C以及Al-Ti-B-RE为代表。

1.1.盐类细化剂(熔剂或块状剂)

20世纪四五十年代,以盐类晶粒细化剂为主,其主要成分是K2TiF6和KBF4,将其直接加入到Al熔液中,具有一定的细化能力。

1.2.Al-Ti中间合金

60年代由于使用了无芯感应炉,中间合金的制备得到了快速发展。这阶段开发出了Al-Ti中间合金,其细化效果比K2TiF6 有了明显提高。

1.3.Al-Ti-B中间合金

Al-Ti-B中间合金是目前世界上运用最为广泛的一种晶粒细化剂,常用的3种细化剂为:Al-5Ti-0.2B、Al-5Ti-0.6B、Al-5Ti-1B。Al-Ti-B中间合金以块状形式加入到铝熔体中,能有效地细化铝合金,但由于合金中第二相粒子(TiAl3和TiB2等)的密度比铝大,在静置过程中会产生聚集沉淀[6],使细化效果衰退,一般5~6h后失效。70年代中期,美国研制出Al-Ti-B中间合金线材,用喂丝机连续加入到流槽中。经过挤压或轧制的Al-Ti-B丝,第二相变得非常细小,分布均匀,因此细化作用快,细化能力强;而且钛和硼利用率高,细化效果均匀、稳定,易实现自动化。此后10余年中,美国的 KBA公司、英国的 LSM 公司、SMC公司和荷兰的KBM 公司等,以及国内的一些研发机构都陆续开发出直径为9~10mm的中间合金线材,目前世界铝工业75 %以上使用此类产品。70年代到80年代,晶粒细化剂供应工业针对不同的铝合金开发了多种细化剂,其中不断改变 Ti/B比例成为一个重要研究方向,而其中最常用的是Al-5Ti-1B。

1.4.Al-B中间合金

考虑到Al-Ti-B中间合金中Ti与Sr会发生毒化作用,因此研发出了新型晶粒细化剂Al-B。Birol[61-63]等人研制出的Al-B系晶粒细化剂,在无Ti的Al-Sr合金中有非常好的晶粒细化效果,其利用了Al-B共晶反应所生成的AlB2作为异质形核核心,也有人认为B的质量分数在Al-B共晶点成分以前生成alpha;-Al也能成为异质形核核心。

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