铝中间合金遗传性研究
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摘要
本论文主要从AlTiB中间合金遗传性的角度出发，系统地研究了在制备中间合金的过程中，熔炼温度、原料加入顺序、Ti含量、凝固速度、原料的化学成分和熔剂种类等对中间合金组织形态遗传性的影响。另外，我们还研究了不同种类的中间合金对铝和铝合金细化效果的影响以及中间合金与已细化的铝和铝合金自身组织形态的遗传性。
用氟盐法制备中间合金时，在其它条件相同的情况下，改变熔炼温度(800～1100℃)可以得到含有块状和针片状形态的TiAl_3晶体和条状与颗粒状TiB_2化合物的中间合金。而且在用这些中间合金细化铝及其铝合金时，我们发现含有不同尺寸形态TiAl_3晶体和TiB_2化合物的中间合金对铝及其铝合金的细化效果具有明显差异。即中间合金质量的优劣主要取决于其中所含化合物的相组成、尺寸、形态和分布等。
试验结果表明，不同的氟盐加入顺序和熔剂种类的不同也直接影响着中间合金中化合物的相组成、形态、分布以及中间合金中Ti、B的实收率等。
在用纯钛颗粒法制备中间合金时，熔炼温度的改变只能影响TiAl_3晶体的尺寸大小，而无法改变其形态。即纯钛颗粒法制备中间合金时，中间合金组织对温度不够敏感。
试验探讨了在某一温度范围对中间合金或已细化的铝及其铝合金进行重熔，重熔前后中间合金或铝合金中化合物的形态和尺寸大小基本保持不变。这些表明：Al-Ti-B中间合金是一种遗传性的中间合金。这一理论应用于实际生产就
太原理「_大学硕卜学位论文
可以节省原料，降低成本。
试验还提出了AITIBRE中间合金，理论分析表明，它能
够克服AITIB中间合金的一些缺陷，是一种有一待于我们进一
步深入研究的细化剂。
Melting temperature, putting in sequenceiof raw material, chemical composition and flux type affecting structure morphologies of AlTiB master alloys in producing process of master alloys has been systematically investigated from the view of Al-Ti-B master alloys heredity. And we study the effect that different master alloys refine commercial Al and Al alloys. Moreover, the heredity of Al and Al alloys own structure morphologies has been discussed.
Block or flack-like TiAL and bar-like or particles TiB2 can be obtained by means of fluoride salt method melting at 800 C ~1100C under the other same condition. And yet different size and morphology of TiAL and TiB2 can result in the remarkable differences of refining effect when we refine Al and Al alloys by the master alloy. That is to say, the quality of master alloys mainly depends on the phases constitution, size, morphology and distribution.
Experimental results show that the order of fluoride salt being put in and flux type also influences the phases constitution, morphology, distribution and
absorbent rate of Ti and B.
The experiments on remelting master alloys and Al or Al alloys at a certain temperature range show that the phases constitution and size have a remarkable heredity. As being applied to production can save raw material and reduce cost.
The experiment prosposes Al-Ti-B-RE master alloy and theoretical analyses know that it can overcome some weakness of Al-Ti-B master alloy and belongs to^a grain refiner needing studied further.
用氟盐法制备中间合金时，在其它条件相同的情况下，改变熔炼温度(800～1100℃)可以得到含有块状和针片状形态的TiAl_3晶体和条状与颗粒状TiB_2化合物的中间合金。而且在用这些中间合金细化铝及其铝合金时，我们发现含有不同尺寸形态TiAl_3晶体和TiB_2化合物的中间合金对铝及其铝合金的细化效果具有明显差异。即中间合金质量的优劣主要取决于其中所含化合物的相组成、尺寸、形态和分布等。
试验结果表明，不同的氟盐加入顺序和熔剂种类的不同也直接影响着中间合金中化合物的相组成、形态、分布以及中间合金中Ti、B的实收率等。
在用纯钛颗粒法制备中间合金时，熔炼温度的改变只能影响TiAl_3晶体的尺寸大小，而无法改变其形态。即纯钛颗粒法制备中间合金时，中间合金组织对温度不够敏感。
试验探讨了在某一温度范围对中间合金或已细化的铝及其铝合金进行重熔，重熔前后中间合金或铝合金中化合物的形态和尺寸大小基本保持不变。这些表明：Al-Ti-B中间合金是一种遗传性的中间合金。这一理论应用于实际生产就
太原理「_大学硕卜学位论文
可以节省原料，降低成本。
试验还提出了AITIBRE中间合金，理论分析表明，它能
够克服AITIB中间合金的一些缺陷，是一种有一待于我们进一
步深入研究的细化剂。
Melting temperature, putting in sequenceiof raw material, chemical composition and flux type affecting structure morphologies of AlTiB master alloys in producing process of master alloys has been systematically investigated from the view of Al-Ti-B master alloys heredity. And we study the effect that different master alloys refine commercial Al and Al alloys. Moreover, the heredity of Al and Al alloys own structure morphologies has been discussed.
Block or flack-like TiAL and bar-like or particles TiB2 can be obtained by means of fluoride salt method melting at 800 C ~1100C under the other same condition. And yet different size and morphology of TiAL and TiB2 can result in the remarkable differences of refining effect when we refine Al and Al alloys by the master alloy. That is to say, the quality of master alloys mainly depends on the phases constitution, size, morphology and distribution.
Experimental results show that the order of fluoride salt being put in and flux type also influences the phases constitution, morphology, distribution and
absorbent rate of Ti and B.
The experiments on remelting master alloys and Al or Al alloys at a certain temperature range show that the phases constitution and size have a remarkable heredity. As being applied to production can save raw material and reduce cost.
The experiment prosposes Al-Ti-B-RE master alloy and theoretical analyses know that it can overcome some weakness of Al-Ti-B master alloy and belongs to^a grain refiner needing studied further.
引文
1．王祝堂．有色金属工艺，1995；(6)：21
2．张君尧 译．硼在用钛细化铝晶粒时的作用，轻合金加工技术，1988：1：11
3．孝云祯，马宏声，路贵民．Al-Ti-B晶粒细化合金中的有效形核相，中国有色金属学报，1997；7 (3)：137
4．冯汝田，王祝堂．推广Al-Ti-B晶粒细化剂提高铝材质量与经济效益，1991；19 (6)：1
5．张静武，李慧，孟显哲等．ZL101合金的变质，中国有色金属学报，2001：11 S2：91
6．刘相法，边秀房，周生存等．熔融AlTiB细化纯铝及形核机理，1997；7 (2)：107
7．边秀房，刘相法，马家骥著．铸造金属遗传学，济南：山东科学技术出版社，1999
8．李建国，张柏清，马洪涛等．Al3Ti4B细化剂和Al10Sr变质剂对ZL107合金显微组织的影响，2000；10 (3) 365
9. F. A. Crossley and L. F. Mondolfo. Mechanism of grain refinement in aluminum alloys, Trans. AIME, Dec. 1951;Journal of metals:1143
10. Apelian D, Cheng J J A. Al-Si Processing Variables: Effect on Grain Refinement and Modification. AFS Trans, 1986,94:797～808
11. Guzowski M M, Sigworth G K, Sentner D A. The Role of Boron in the grain Refinement of Aluminum with Titanium. Metall Trans, 1997,18A (4) :603～619
12. Carver R F. Light Metals, The Minerals, Metals & Materals Society,1990:845
13. Geoffrey K. Sigworth. The grain refining of aluminium and relationships in the Al-Ti-B system. Met.Trans. A, 1984;15A:277
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18. Bian Xiufang, Ma Jiaji, Ma Zhiliang. Thermol-rate Treatment of Molten Al-Si Alloys, Chinese Journal of Mechanical Engineering, 1992;5(3):176
19. A Banerji, q Feng and W Reif. Structural elucidation of crystallization centers in aluminium inoculated with titanium, Acta Metall Mater, 2001, 41(8):2461
20. R Kiusalaas and L Backerud. Influence of production parameters on performance of Al-Ti-B master alloys. Proceedings of the Third International Conference, Organised by the Dept. of Metallurgy, Univ. of Sheffield, and held at Ranmoor House, Sheffield, on 21-24 Sept. 1987, The Institute of Metals, London, 1988:137
21．李喜珍，边秀房，李秀军．Al-Ti-B合金中TiB_2和AlB_2的从头算起，金属学报，2001；37 (3)：235
22．傅高升，孙峰山，王连登等．中间合金对铝合金细化处理的现状分析与初探，特种铸造及有色合金，2001；2：50
23．刘相法，张作贵，边秀房等．AlTiB中间合金细化行为的温度特性，铸造，1999；9：12
24．高泽生，国产AlTiB晶粒细化剂的研制与应用，轻合金加工技术，1990；(1)：5
25．刘相法，张作贵，边秀房等．AlTiB中间合金中的化合物形态，中国有色金属学报，1999；9(4)：736
26．郭芳洲，李祥鸿，陈本孝等．稀土对Al-Ti-B硼化物沉淀影响初探，轻合金加工技术，1993；21(5)：6
27．刘相法，边秀房，李辉等．AlTiB中间合金细化效果的组织遗传效应，金属学报，1996；32(2)：149
28．刘广荣．铝晶粒自身细化作用的研究，山东工业大学硕士学位论文，1995．6
29．黄良余．ZAlSi7Mg合金中AlTi_3形核率及二次加钛细化机理的探讨，95全国非铁合金凝固理论及应用技术学术研讨会论文集，山东泰安，1995，10：26
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33．钟建华，饶克，付群强等．提高6063铝合金强度途径的探讨，中国有色金属学报，2001；11(S2)：107
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35．黄良余，张少宗．铝合金变质处理及炉料处理，特种铸造及有
色合金，2001；5：31
36．杜挺．稀土元素在金属材料中的作用与机理，中国有色金属学报，1996；6(2)：13
37．张柏清，马洪淘，李建国等．Al-Ti-C中间合金细化剂的组织及其细化性能，金属学报，2000；36(4)：341
38．杨阳，刘相法，边秀房等．Al-Ti-B中间合金中TiAl_3形态的遗传与变异，铸造，1997；6：9
39．张作贵，刘相法，边秀房．TiB_2分布形态对AlTi5B合金细化特性的影响，特种铸造及有色合金，1995；5：12
40．倪红军，孙宝德，蒋海燕等．稀土熔剂对A356铝合金的作用，中国有色金属学报，2001；11(4)：547
41．李忠华．(TiB_2+TiAl_3)/AlSi_6Cu_4复合材料的研究，铸造，2001；50(12)：734
42．张柏清，李建国，马洪涛等．Al-Ti系中间合金的铝热反应，金属学报，1999；35(5)：473
43．郭芳洲，陈本孝，李祥鸿等．铝晶粒细化剂Al-Ti-B-RE的研制，轻合金加工技术，1992；20(11)：4
44．孝云祯，马宏声，李体彬等．Al-Ti-B细化效果的实验研究，轻合金加工技术，1998；4：8
45．刘相法，边秀房，马家骥等．铝合金组织遗传现象及其利用的研究，铸造，1994；10：18
46．高泽生．铝-钛系晶粒细化剂与第三元素，轻合金加工技术，1994；22(10)：29
47．祝汉良，郭景杰，贾均等．Ti细化A357铝合金中的析出相，金属学报，2000；36(1)：17
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49．朱云，谢旭红．稀土铝钛硼晶粒细化剂的生产及应用，轻合金加工技术，1999；27(1)：19
50．刘京，耿庆森．Al-Ti-B细化剂在生产6063型材中的应用，轻合金加工技术，1996；24(5)：25
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52．曹建峰．向铝熔体中添加晶粒细化剂的方法，轻合金加工技术，1994；22(10)：25
53. Toshio Matsubara, Keisuke Uenishi and Kojiro F. Kobayashi. Fabrication of Thick Intermetallic Compound Al_3Ti Layer on Metal Substrate by Combustion Synthesis of Ball-milled Powder, Materials Transactions,2000;41(5):631
54. Hiroshi Fukutomi, Masayasu Ueno, Miuzki Nakamura. Production of TiAl Sheet with Oriented Lamellar Microstructure by Diffusional Reaction of Aluminum and Textured Titanium Foils, Materials Transactions, 2001;40(7):654
55．倪红军，孙宝德，蒋海燕等．新型铝合金熔剂的研究，特种铸造及有色合金，2001；2：13
56．王东辉，李建国，郑燕康等．Al-3B中间合金的加入量对亚共晶Al-Si合金晶粒细化的影响，稀有金属，2001；25(6)：411
57．黄俊，张忠明，袁中岳等．Al-5Ti-B高质高锌铝合金的组织和性能，铸造技术，2001；6：60
58．廖恒成，方信贤，孙国雄．铸造Al-Si合金熔体处理—晶粒细化，特种铸造及有色合金，1999；3：49
59．尚照山．国内外AlTiB合金显微组织分析，轻合金加工技术，1992；20(10)：13
60．吴树森，李东南，毛有武等．半固态流变压铸AZ91D镁合金的
组织与性能，铸造，2002；51(10)：583
61．张荣生，刘海洪著．快速凝固技术，北京：冶金工业出版社，1994
62．胡汉起编著．金属凝固，北京：冶金工业出版社，1985
63．贾均，李培杰．合金液—固态结构遗传的研究和发展，94全国铸造铝合金熔铸金属及理论学术研讨会论文集，1994：1
64．贾志善．铝及铝合金铸造晶粒细化用钛与硼盐复合添加剂的研究与应用，轻金属，1994；(2)：55
2．张君尧 译．硼在用钛细化铝晶粒时的作用，轻合金加工技术，1988：1：11
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54. Hiroshi Fukutomi, Masayasu Ueno, Miuzki Nakamura. Production of TiAl Sheet with Oriented Lamellar Microstructure by Diffusional Reaction of Aluminum and Textured Titanium Foils, Materials Transactions, 2001;40(7):654
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64．贾志善．铝及铝合金铸造晶粒细化用钛与硼盐复合添加剂的研究与应用，轻金属，1994；(2)：55