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铝合金晶粒细化

日期:2019-11-26 12:00 来源: 化学助剂

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  铝合金晶粒细化 晶粒细化 定义:对铝合金熔体进行细化处理,以获得均匀、 细小的等轴晶 分类:凝固细晶和变质细晶 凝固细晶 凝固细晶又称为内生形核质点法,即通过一定手段,如电磁作用等, 改变合金内晶核的数量或阻碍晶体的形核和长大来实现晶粒细化。 常用方法:快速凝固细晶、机械场凝固细晶、磁场凝固细晶、电场 凝固细晶和超声场凝固细晶。 快速凝固细晶 采用很高的凝固速度,使合金在凝固过程中形成细小的微观组 织结构,且分布均匀。 原理:控制过冷度 影响因素:凝固速率和合金成分 动态晶粒细化 机械场凝固细晶: 机械搅拌或机械振 动 形成复杂的三维空 间流动 细化或球化合金 组织 改变熔体的结构和 能量起伏 磁场凝固细晶 磁场对铝合金能量体系 产生扰动 产生涡流,和洛伦磁力与 外加磁强破坏产生的树枝 晶 产生新的晶核,达到细化目的 电场凝固细晶 原理:利用电迁移现象改变溶质有效分配系数及凝固界面前沿溶质 分布。 主要影响因素:晶核和母相的电导率,球形晶核的半径 密度 ,质量电容 通电时间 超声场凝固细晶 声空化和声流作用形 成空化泡 吸收热量, 造成局部 过冷 空化泡破裂会 破碎正在长大 的晶体 形成新的晶体质点 变质细晶 变质细晶又称为外来形核质点法,即通过向铝合金熔体中加入中间 合金晶粒细化剂,产生大量有效异质形核核心,提高晶体的形核率, 从而细化晶粒 常见晶粒细化剂: 中间合金细化剂 盐类细化剂 Al-Ti Al-Ti-B 钠盐细化剂 氯盐细化剂 中间合金细化剂 原理:包晶相图理论 Al-Ti二元相图富Al端 中间合金细化剂 取0.01%Ti的添加量作为标准添加量,用Al-5Ti-1B细化剂在730℃ 时对99.7%的工业纯铝进行细化处理 标准添加量下保持时间与晶粒大小的关系 Ti的添加量对晶粒大小的影响 不 同 添 加 量 对 99. 7% Al 细 化 效 果 盐类细化剂 吸附变质剂的特点是熔点低,能显著降低合金的液相线温度,原子 半径大,在合金中固溶量小,在晶体生长时富集在相界面上,阻碍 晶体长大,又能形成较大的成分过冷,使晶体分枝形成细的缩颈而 易于熔断,促进晶体的游离和晶核的增加。 缺点:由于存在于枝晶和晶界间,常引起热脆 钠盐细化剂 常用变质剂的成分及其变质温度 钠盐细化剂 变质反应: 3NaF + Al ? AlF3 +3Na 加入钠盐和钾盐之后,与NaF形成混合盐,可以降低熔点,促 进变质反应的进行。此外熔融状态的变质层会形成一层连续的 覆盖层,提高了变质剂的覆盖作用。 总结 细化质 点来源 细化方 法 优点 缺点 应用范 围 铸件 小批量 生产操作 施加振动 甩带等 施加电/ 磁场 晶粒尺寸 (μm) 20~800 0.5~10 —— 200~500 物 理 作 用 作用性 质 机械场作 操作简单 设备复杂 用 内 生 法 快速凝固 细化枝晶 电/磁场 作用 外 生 法 尺寸小 小件 设备复杂 特殊合金 盐类细化 操作简单 污染严重 炉内处理 块式添加 剂 Al-Ti基 细化剂 适合连续 成本较高 炉外处理 在线 冶 金 作 用

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