第一節(jié) 晶粒細化劑的簡介
晶粒細化劑產品有優(yōu)異的細化效果，改善鑄件表面質量，使鑄件得到細小的等軸晶，特別是減少鑄件冷隔消除了的毛晶和柱狀晶，能有效地克服鑄造裂紋，改善鑄件外觀。（立項報告）
第二節(jié) 晶粒細化劑的 技術工藝
鎂合金是密排六方晶體結構，室溫下只有3個獨立的滑移系，合金的塑性變形能力較差，其晶粒大小對機械性能影響十分顯著。鎂合金結晶溫度范圍較寬，熱導率較低，體收縮較大，晶粒粗化傾向嚴重，凝固過程中易產生縮松、熱裂等缺陷；細小的晶粒有助于減少縮松、減小第二相的大小和改善鑄造缺陷；鎂合金晶粒細化能縮短晶間相（Mg17Al12）固溶所需的擴散距離，提高熱處理效率；此外，細小的晶粒還有助于改善鎂合金的耐腐蝕性能和加工性能。鎂及鎂合金液態(tài)熔體采用細化技術對提高鎂合金綜合性能有更突出的作用，目前鎂合金晶粒細化劑的研發(fā)倍受人們關注。
常用的鎂鋁合金的幾種晶粒細化劑技術如下：
（1）含碳劑變質法
碳質孕育法是細化Mg- Al系合金較成功的晶粒細化技術。盡管Zr對純鎂有強烈的細化作用，但含鋁的Mg- Al系合金不能用Zr來細化晶粒，因為Zr和Al易形成穩(wěn)定的化合物Al3Zr，Al3Zr為體心正方型（BCC）結構，其晶格常數與 α- Mg晶格常數相差很大，形成Al3Zr將造成合金中Al和Zr的損失。通常在鎂鋁系合金熔體中加入含碳的化合物來細化晶粒，基本要求是合金的鋁含量應> 0.5%，同時對細化晶粒有遏止作用的元素（如Zr、Be、Ti和少數稀土元素）應不含或含量控制在規(guī)定范圍內。
（2）硼化系合金變質法如Al- Ti- B、Ti- B等細化技術
Al- Ti- B中間合金對鎂鋁系的細化是利用Ti、Al與B形成的第二相TiB2和AlB2, TiB2（密度為4.4 g/cm3，熔點為2980℃）和AlB2（熔點為980℃）均為密排六方結構的高熔點化合物，且它們的晶格常數與 α- Mg相近，TiB2、AlB2錯配度分別為5.6%和6.2%，基本滿足了共格對應的錯配度條件，可作為 α- Mg良好的異質核心，從而使 α- Mg晶粒細化，但細化劑加入量不能超過0.3 %。而Ti- B系熔劑中同時含有Ti和B兩種細化晶粒作用很強的元素，它們在鎂鋁系（含Al>5%）的合金液中形成有效的形核質點TiAl3、TiB2和偏析能力良好的溶質，根據Johnson的溶質晶粒細化理論，有效的形核質點和偏析能力良好的溶質是晶粒細化過程必不可少的兩個因素，故能起到晶粒細化作用.國內有 研究 人員試制了Al- Ti- B系的Al5TiB、Al3Ti4B、Al3Ti3B等幾種晶粒細化劑，并進行了細化晶粒嘗試，Al5TiB中間合金中Ti和B質量比為5，TiB2分子中Ti與B的質量比為2.2，熔體中Ti與B反應生成TiB2相后，熔體中過剩的Ti與熔體中Al生成TiAl3相，而Ti Al3屬于四方結構，對鎂合金細化及性能不利；而Al3Ti4B中間合金的Ti和B質量比為0.75，熔體中生成TiB2相后，剩余的B原子與Al反應生成AlB2相及TiB2相，兩種高熔點化合物以固態(tài)質點形式存在。在AZ91D合金中加0.3%的Al3Ti3B中間合金后，共晶體（α+Mg17Al12）形貌發(fā)生改變且變得不連續(xù)，共晶體尺寸減小，晶粒尺寸由原來的約260μm減小至100μm。TiB2先作為AlB2的形核核心，使得AlB2相的形核效果更好。
第三節(jié) 晶粒細化劑 行業(yè) 的發(fā)展現狀
晶粒細化對變形鋁合金的半連續(xù)鑄造以及鑄造鋁合金的成型鑄造都很有意義，它可以改善鑄錠的力學性能、減少偏析、降低熱裂傾向，改善鑄件凝固過程中的補縮、消除或更好地分散疏松、提高鑄件的氣密性和表面質量等。
Al-Ti-B中間合金是目前廣泛使用的細化劑，大約有75%的世界鋁工業(yè)使用Al-Ti-B進行晶粒細化。在變形鋁合金熔鑄生產中一般采用在線添加Al-Ti-B細化劑絲，而在鋁合金鑄件生產中多采用爐內添加Al-Ti-B合金錠。在過去的半個多世紀里，眾多科技人員對鋁的晶粒細化展開了廣泛而又深入的 研究 ，不僅在工業(yè)上開發(fā)出了多種有效的晶粒細化劑，而且在對細化劑的制備、成分、組織與性能的系,以及細化機制的認識上也取得了很大進展。
Al-Ti-B中間合金的制備方法主要有氟鹽反應法、氧化物或元素混合法、自蔓延高溫合成法等，其中氟鹽反應法是工業(yè)上大規(guī)模制備Al-Ti-B中間合金的主要方法。
受氟鹽反應法制備工藝的制約，現行Al-Ti-B中間合金細化劑的細化水平還不能滿足高質量鋁材的需要。
改進制備方法和優(yōu)化合金成分，是改善Al-Ti-B中間合金組織形態(tài)并提高其細化性能的重要途徑。探索超聲場等外場作用下Al-Ti-B中間合金的制備工藝和發(fā)展新型Al-Ti-B-RE晶粒細化劑，是Al-Ti-B中間合金的一個重要發(fā)展方向 。
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