铝钛硼细化剂

摘要 钛硼细化剂在铝合金中的应用可以显著提高合金的力学性能和耐腐蚀性能。为了实现钛硼细化剂在合金中的添加,需要选择适当的助熔剂。常用的助熔剂包括氯化钠、氯化钾、氟化钠、氮化铝、氟化铝等。助熔剂通过促进钛、硼元素在熔化过程中的液相分散作用,实现了钛硼细化剂在铝合金中的添加。

1、加入量要适当合适的中间合金细化剂加入量,可发挥中间合金的细化效果。当细化剂加入量较少时,可提供异质晶核如TiAl3、TiB2的数量较少,晶粒细化效果就较差;而当加入量过多,由于中间合金自身的物理和化学作用,作为异质晶核核心的TiB2易相互吸附成较大的颗粒,最终将聚集沉淀在熔池底部,从而失去作为细化核心的作用;因此中间合金细化剂的加入量要适当,Ti加入量0.05%左右时,晶粒细化效果较好。


2、添加时间对TiAl3的影响细化效果随添加时间延长而降低,是因为AI-Ti-B对铝的细化效果受TiAl3相的组织形貌、尺寸和数量的影响。虽然TiAl3与铝具有良好的共格关系,但其在热力学上是不稳定的,根据二相形核机制,随着AI-Ti-B与铝液接触时间的延长,由于TiAl3相会逐渐溶解于铝中,失去了作为细化核心的作用,这也就是AI-7Ti中间合金保温静置超过60min就产生细化衰退的主要原因。


3、两种粒子的互补行为在AI-Ti-B 中间合金中,由于B元素的存在,随着TiAl₃相的逐渐溶解,铝的形核基底将由以TiAl₃相转变为以TiB₂相为主。由于TiB₂相呈球粒状且尺寸较细小(约2μm),故其数量就成为影响中间合金细化效果和衰退的主要因素。当细化剂中含有大量弥散分布的TiB₂相时,不但对铝液具有良好的细化效果,而且由于其熔点高,在铝中难以熔化,细化效果才会积极发挥,衰退时间就会延长。

钛硼细化剂添加时间

精炼后或最后一次精炼前

钛硼细化剂的最佳添加时间是在精炼后或最后一次精炼前‌。这样可以确保细化剂在铝液中有足够的时间发挥作用,并且不会影响后续的加工过程。


添加量和具体操作步骤

添加量:每吨铝的添加量为0.5~1KG,或者占待处理铝量的0.05~0.2%。

具体操作步骤:

加入温度应在700℃以上。

最好采用压入式分散加入,待反应完全后,搅拌均匀,静置10-15分钟。

如果超过5小时未使用,应适当补加。

对铝成品的影响

钛硼细化剂对铝成品的化学处理和氧化着色无不良影响。



铝合金的细化一直是国内外研究的热点,获得优良的铸态组织可以使铝合金的应用范围扩大,在铸造过程中加入晶粒细化剂改善铸态缺陷是目前铝加工行业的普遍做法。随着细化剂理论研究的深入,目前对边边匹配模型的研究得到了广泛认可,该模型的成功搭建可高效筛选出潜在的晶粒细化剂,避免实验试错的盲目性,为后续开发新型高效细化剂提供了理论依据。此外基于自由生长模型的论述,异质相的尺寸分布对细化效果影响较大,为研究人员进一步优化细化剂细化效果提供了方向。Al-Ti-B-RE做为一种新型的细化剂,不仅保留了Al-Ti-B细化剂较高的细化效率还能进一步提高了细化效果和细化稳定性,有望解决Al-Ti-B细化剂存在的问题。因此,据以上理论及前人改善细化剂细化能力研究结果分析:通过外加能量场的方式制备新型细化剂Al-Ti-B-RE,之后通过不对称轧制或者大塑性变形ECAP等方式进一步处理有望使细化剂的细化水平提高到一个新的高度,此外值得关注的是新型Al-Ti-B-RE的细化机制有待进一步的研究。

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