铝合金液熔体处理之晶粒细化处理.
铝合金液熔体处理晶粒细化与变质处理
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库《铝合金铸件铸造技术》课程教案铝合金液熔体处理—晶粒细化与变质处理制作人：张保林陕西工业职业技术学院铝合金液熔体处理——晶粒细化与变质处理一、概述对铝合金熔体进行细化、变质处理，以控制铝铸件的铸态组织是铸造铝合金熔炼的重要一环，也是获得高品质铝铸件的基本条件。
对于A1-Cu系、Al-Mg系、Al-Zn系等固溶体型合金，为防止产生铸造裂纹，提高力学性能，一般都需要进行细化处理，以使α(A1)固溶体的晶粒细化；对A1-Si系合金一般也常对其进行α(A1)晶粒细化处理。
二、晶粒细化α(A1)晶粒细化处理。
常用的晶粒细化剂有钛、硼、锆及稀土金属等，以中间合金或盐类形式加入铝液。
（1）中间合金形式加入常用细化剂主要有Al-Ti、Al-B、Al-Ti-B和Al-Ti-C等中间合金。
这些细化剂加入铝液后产生大量的TiAl3、AlB2、TiB2、TiC等微粒，它们熔点都较高，且晶格常数与α(A1)固溶体的很相近，所以作为异质核心抑制树枝状初生α(A1)晶粒的长大。
不同的细化剂细化效果和衰退特性是有区别的。
常用的Al-5％Ti、Al-5％Ti-1％B和A1-4％B细化剂对A356合金(与ZLSi7Mg相近)晶粒作用效果比较见图1。
图1 A356合金晶粒细化效果比较细化剂的加入量和合金种类、成分、加入工艺、熔炼温度、浇注时间等有关，细化剂的加入温度一般为710～730℃，加入量占合金的0.4％～0.6％。
添加Ti、B元素细化处理的铝液中，如果存在Zr、Cr、Mn等元素，将减弱细化效果，甚至出现“中毒”而失去细化效果。
其原因有些研究者认为是由于Zr、Cr、Mn等元素与TiAl3、TiB2、TiC微粒之间发生作用，形成了新相改变了原有的点阵常数，因而失去了异质核心作用所造成的。
（2）盐类形式加入。
含有很强晶粒细化作用的Ti、B、Zr等元素的氟钛酸钾、氟硼酸钾、氟锆酸钾等盐类物质。
铸造铝合金细化处理作用
铸造铝合金细化处理作用今天咱们来唠唠铸造铝合金细化处理的那些事儿。
这铸造铝合金细化处理啊，就像是给铝合金来一场神奇的变身魔法，那作用可真是杠杠的呢！一、改善铸态组织。
首先呢，细化处理能够让铸造铝合金的铸态组织变得超级棒。
你想啊，没处理之前，铝合金的晶粒可能就像一群没纪律的小胖子，乱挤在一起，大小还不均匀。
但是经过细化处理后，就不一样啦，晶粒就像经过军训的小士兵，一个个排列得整整齐齐，而且个头还变小了呢。
为啥会这样呢？这是因为细化处理引入了一些特殊的物质，比如说细化剂。
这些细化剂就像一个个小指挥官，它们会跑到铝合金液体里，在晶粒生长的时候捣乱（哈哈，当然是善意的捣乱啦）。
它们会吸附在正在生长的晶粒表面，阻止晶粒肆无忌惮地长大，这样就使得晶粒变得细小而均匀啦。
这种细小均匀的铸态组织有啥好处呢？它能提高铝合金的强度和硬度呢。
就好比一群小蚂蚁，如果它们乱成一团，很容易就被打散；但是如果它们紧紧地、有秩序地排列在一起，那力量可就不容小觑啦。
同样的道理，细小均匀的晶粒让铝合金在受到外力的时候，能够更好地分担力量，不容易变形或者断裂。
二、提高机械性能。
说到机械性能，细化处理对铸造铝合金那可是有着大大的提升作用。
除了前面提到的强度和硬度，还有延展性和韧性也会变好哦。
你看，强度和硬度提高了，就意味着铝合金能承受更大的压力和拉力。
比如说，在制造汽车发动机的零部件时，如果铝合金的强度不够，在发动机高速运转产生的巨大压力下，零件可能就会变形或者损坏。
但是经过细化处理后的铝合金就不一样啦，它能稳稳地扛住这些压力，保证发动机正常工作。
而延展性和韧性的提高也很重要呢。
延展性好的铝合金就像一块柔软的橡皮泥（当然没那么软啦，只是打个比方），可以被拉成各种形状而不容易断裂。
这在一些需要对铝合金进行加工成型的工艺中就非常有用啦。
韧性好呢，就表示铝合金在受到突然的冲击时，不会一下子就碎掉。
就像手机的铝合金外壳，如果不小心掉地上了，经过细化处理的铝合金外壳就更不容易摔坏啦。
超声波金属铝熔体细化晶粒-除气组份均质的原理 -
超声波除气细化晶粒均质熔体处理的原理介绍一、超声波的概述：经常有顾客来问，金属除气怎么用，均质成分的时候如何搞，晶粒细化的，强化金属组织金相如何操作等等诸多问题。
现在给大伙儿一一解答。
首先我们先来谈谈啥事超声波，其作用机理是什么。
众所周知，声波是一种机械能的传递形式，声波本质是一种机械能，同理，超声波也是一种机械能，只不过频率比我们平时所听到的高许多，人耳朵很难听到。
当把超声波“照射”至液体内部是，会在液体的内超声波极其强烈的一种叫做“空化作用”的物理效应，其表现过程是液体分子被高频超声波瞬间撕裂形成无数的真空“气泡”，并且无数的空化泡瞬间闭合，伴随着强大的压强（1800-8000atm）和局部高温（1100℃-5000℃），形成强大的剪切力。
而该超声物理现象空化气泡的寿命约0.1μs，它在急剧崩溃时可释放出巨大的能量，并产生速度约为110m/s、有强大冲击力的微射流，使碰撞密度高达1.5kg/cm2。
非常的强悍。
超声波作为一种能量的传输形式，具有许多特点：1.方向性好；2.能量密达大；3.穿透力强。
在现代工业领域，人们就是利用超声波所具有的上述特点实现各类产品工艺需求，比如：1.超声波塑料/金属焊接；2.索尼克超声波纳米材料的粉碎；3.索尼克超声波固液混合物的分散均质；4.JY-Y203G超声波油水/化妆品的乳化；5.JY-Y21S超声波生物萃取/提取；6.JY-Q201超声波食物蛋糕/橡胶塑料制品的切割；7.超声波液体的雾化喷涂JY-W50；8.JY-Y202G超声波锂电池浆液的搅拌；9.超声波金属零配件的车削/铣削；10.超声波电烙铁用于电子电路的浸锡强化；11.JY-C20/21超声波振动实效处理/钢结构焊接应力的消除；12.超声波航空航天对精密零部件的钎焊JY-H20/30D；13.超声波通讯铠装丝温控仪表电缆的剥线工艺JY-B28；14.超声波加湿器/除尘抑尘；15.超声波挤压光洁俗称超声波压光磨光抛光工艺；16.超声波对金属铝合金熔液体的除氢气；17.JY-R202超声波对铝合金铸造过程的晶粒细化处理/组份的均质搅拌和分散；18.超声波除垢防垢；19.超声波测距；20.超声波频率测量JY-J30121.超声波对声强的测量仪JY-J100S；22.超声波对金属材料的探伤；23.超声波对医疗针对的检测和成像比如B超/彩超；24.超声波对模具工件振幅位移量的检测JY-J200；25.超声波对环境污水的净化处理比如除藻器微生物治理；26.超声波对食品工业的灭菌/饮料消泡等；27.还有人们正在研制的超声波武器等等，不一而足。
铝及铝合金的熔体净化及晶粒细化
铝及铝合金的熔体净化和晶粒细化摘要：综述了铝合金熔体净化的技术特点，重点分析了气泡浮游法、过滤法、熔剂法等几种常见的熔体吸附净化方法的工作原理和工艺改进，介绍了新型的旋转脉冲喷吹工艺、超声波净化工艺和电磁净化工艺，并展望了熔体净化工艺研究发展的趋势；综述了晶粒细化剂的发展历史及细化剂的细化机理和各种细化剂的比较，并着重介绍了新一代的Al-Ti-C晶粒细化剂。
关键词：铝合金；熔体净化；细化剂；细化机理1综述近年来铝合金材料大致向两个方向发展：一是发展高强高韧等高性能铝合金新材料，以满足航空航天等军事工业和特殊工业部门的需要；二是发展一系列可以满足各种条件用途的民用铝合金新材料。
与国外相比，我国铝合金研究的整体水平还比较落后，基础理论研究和技术装备水平及其完善程度都与国外的差距很大。
目前，铝合金研究的重点之一是研究和采用各种先进的熔体净化与变质处理方法，去除铝液中的气体和夹杂物，降低杂质含量，提高铝熔体的纯度，细化铝的晶粒从而改善铝合金的性能。
这也是可持续发展战略中废铝回收亟待解决的技术难题。
熔体净化是保证铝合金材料冶金质量的关键技术，引起企业界的广泛关注。
铝合金熔体净化的目的，主要是降低熔体中的含气量和非金属夹杂物含量。
对熔体纯洁度的要求，一般铝合金制品的含气量应小于0.15ml/100gAl，特殊的航空材料要求在0.10ml/100gAl以下；钠含量应在5ppm以下；非金属夹杂物不允许有1～5Lm尺寸的颗粒和聚集物，夹杂物含量越低越好。
可见，对铝合金熔体的纯洁度要求是非常严格的。
要达到上述要求，需采用各种先进的净化处理技术。
铝及其合金组织的微细化，可显著提高铝材的力学性能和加工工艺性能。
晶粒细化处理是使铝及其合金组织微细化，获取优质铝锭，改善铝材质量的重要途径。
铝加工工业的迅速发展促进了各种铝晶粒细化剂的开发与生产。
本文将在初步总结和分析国内外熔体净化和晶粒细化剂生产实践及文献资料的基础上，较全面地讨论各种铝合金熔体净化技术及其发展趋势，讨论各种晶粒细化剂及发展趋势。
铝合金的晶粒细化机制研究
铝合金的晶粒细化机制研究铝合金是一类重要的结构材料，具有轻质、高强度和良好的可塑性等特点，在工业和航空航天领域得到广泛应用。
然而，铝合金的晶粒尺寸对其力学性能有着重要的影响。
晶粒细化是改善铝合金力学性能的一种有效方法。
本文将探讨铝合金晶粒细化的机制。
1. 晶粒细化的重要性晶粒是金属晶体的最小单元，晶粒尺寸对材料的力学性能起着至关重要的作用。
较小的晶粒尺寸意味着更多的晶界数量，晶界能够有效阻碍晶界滑移和位错运动，从而提高材料的强度和硬度。
此外，晶粒细化也能够改善材料的韧性和耐腐蚀性能。
2. 细化机制铝合金晶粒的细化机制有多种，包括加工变形、时效处理、热处理等。
以下将介绍几种常见的晶粒细化机制。
2.1 加工变形加工变形是最常用的晶粒细化方法之一。
通过塑性变形，可以引入大量的位错，位错可以作为晶粒细化的原始核心。
位错密度的增加会导致晶粒边界的移动和重组，最终实现晶粒尺寸的减小。
常见的加工变形方法包括冷拔、冷轧、挤压等。
2.2 时效处理时效处理是通过控制合金的组织结构进行晶粒细化的方法之一。
通常情况下，时效处理是在合金回火过程中进行的，通过合适的时效工艺，可以使固溶态合金中的过饱和固溶体析出细小的弥散相，从而实现晶粒的细化。
2.3 热处理热处理是通过高温退火来实现晶粒细化的方法之一。
在高温下，晶体内部会发生再结晶现象，原有的晶粒会重新长大。
然而，通过适当的退火处理，可以在晶界上引入新的位错，从而限制晶粒的再长大，达到晶粒细化的目的。
3. 研究方法为了深入探究铝合金的晶粒细化机制，研究者们采用了许多先进的技术和方法。
3.1 金相显微镜金相显微镜是观察材料晶粒尺寸和结构的常用工具。
通过制备合适的金相样品，并在金相显微镜下进行观察和测量，可以获得材料的晶粒尺寸及分布情况，从而评估晶粒细化的效果。
3.2 透射电子显微镜透射电子显微镜是一种高分辨率的观察材料微小结构的工具，可以用于观察和分析铝合金中的晶界和位错。
铝及其合金的晶粒细化处理简述_黄良余
综 述特种铸造及有色合金 1997年第3期铝及其合金的晶粒细化处理简述上海交通大学 黄良余摘 要 介绍了用钛和硼细化铝及其合金晶粒现象,对一些有名的细化理论如“色晶反应”、“晶粒增殖”、“抑制α(Al)晶粒生长”及最新的“超形核”进行了讨论,但迄今尚无一种正确的理论能解释所有的细化晶粒现象。
关键词:晶粒细化 Al -Ti -B 细化剂 晶粒细化中毒A Brief Review of Al and Al -Alloy Grain RefinementHuang Liangyu(Shanghai Jiaotong University )ABSTRACT The phenomena of Al and Al-alloy g rain refinement by Ti and B w ere introduced.Sev eral famous theories,such as “Peritectic Reaction ”,“Crystal M ultiplicatio n ”,“Reta rcl of α(Al)Cry stalGrow th ”,and a new theory called “Super -nucleatio n”w ere discussed briefly .Up to no w ,how ev er ,none theo ry could co mpletely ex plain all of the pheno meno na o f grain refinement .Key W ords :Grain Refinement ,Al -Ti -B Ref ining Agent ,Grain Ref iement Poisoning 在铝及其合金中加微量钛和硼能大大细化晶粒,提高力学性能,自40年代起即受到冶金界的广泛注意[1]。
数十年来,已发表了无数有关的学术论文,提供了大量的试验数据和资料,积累了丰富的生产实践经验,如今晶粒细化处理已成为铝铸件和型材生产中的有机组成工序。
铝合金液熔体处理精练法(完整版)实用资料
铝合金液熔体处理精练法（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑完整版实用资料，欢迎下载）职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库《铝合金铸件铸造技术》课程教案铝合金液熔体处理—精炼法制作人：张保林陕西工业职业技术学院铝合金液熔体处理一、铝合金液的精炼处理概述铝合金熔体的净化是获得优质铸件的前提。
由于原材料和在熔炼、转送、浇铸过程中的吸气、氧化，铝合金液很容易受到溶解的氢、非金属夹杂物和多余的碱或碱土金属的污染，使浇注的铸件容易产生针孔、气孔、疏松、夹杂物等缺陷，并对铸件的力学性能、抗腐蚀性、气密性、阳极氧化性能及外观质量产生较大的损害。
因此，在浇铸前必须对其进行精炼净化，除气排夹杂物，以提高合金液的纯净度。
铝合金液的精炼方法很多，根据精炼机理，可分为吸附法和非吸附法两大类。
二、吸附精炼法吸附精炼法是依靠精炼剂产生的吸附作用达到除去氧化夹杂和气体的目的。
精炼作用仅发生在吸附界面上，不能对全部铝液发生作用，效果受到限制。
具体又分为浮游法和过滤法两种。
（1）浮游法浮游法的原理是向铝液中通入惰性气体（通常为氮、氩或加入盐类所产生的气体）产生大量的气泡，由于气泡中氢的分压为零，因此借助于铝液和气泡中氢分压之差氢便不断扩散进入气泡并上浮逸出液面。
与此同时，由于浸润性的差异，铝液中的夹杂物能被吸附在与之接触的气泡上，随之上浮而排除，从而达到除氢排夹杂的目的。
根据精炼剂的不同，浮游法分为通氮法、通氩法、通氯法和氯盐精炼法等。
①通氮精炼氮气价格便宜，常用于精炼铝合金，如图1所示。
但它存在的不足处是：为防止大量氮化物夹杂（如AlN、Mg3N2等）的形成，处理温度较低（700～730℃），从而限制了氢的扩散能力。
实验结果表明，在大气压下熔炼时氮气气泡只能吸入约为本身容0.1积氢，精炼效果受一定影响。
氮气纯度要求高，含有微量氧和水分会极大地降低精炼效果，有资料表明，含氧量为0.5%即可使除气效果降低40%。
②通氩精炼精炼温度可提高到760℃，有利于增强氢的扩散能力。
铝及铝合金的熔体净化及晶粒细化
铝及铝合金的熔体净化和晶粒细化摘要：综述了铝合金熔体净化的技术特点，重点分析了气泡浮游法、过滤法、熔剂法等几种常见的熔体吸附净化方法的工作原理和工艺改进，介绍了新型的旋转脉冲喷吹工艺、超声波净化工艺和电磁净化工艺，并展望了熔体净化工艺研究发展的趋势；综述了晶粒细化剂的发展历史及细化剂的细化机理和各种细化剂的比较，并着重介绍了新一代的Al-Ti-C晶粒细化剂。
关键词：铝合金；熔体净化；细化剂；细化机理1综述近年来铝合金材料大致向两个方向发展：一是发展高强高韧等高性能铝合金新材料，以满足航空航天等军事工业和特殊工业部门的需要；二是发展一系列可以满足各种条件用途的民用铝合金新材料。
与国外相比，我国铝合金研究的整体水平还比较落后，基础理论研究和技术装备水平及其完善程度都与国外的差距很大。
目前，铝合金研究的重点之一是研究和采用各种先进的熔体净化与变质处理方法，去除铝液中的气体和夹杂物，降低杂质含量，提高铝熔体的纯度，细化铝的晶粒从而改善铝合金的性能。
这也是可持续发展战略中废铝回收亟待解决的技术难题。
熔体净化是保证铝合金材料冶金质量的关键技术，引起企业界的广泛关注。
铝合金熔体净化的目的，主要是降低熔体中的含气量和非金属夹杂物含量。
对熔体纯洁度的要求，一般铝合金制品的含气量应小于0.15ml/100gAl，特殊的航空材料要求在0.10ml/100gAl以下；钠含量应在5ppm以下；非金属夹杂物不允许有1～5Lm尺寸的颗粒和聚集物，夹杂物含量越低越好。
可见，对铝合金熔体的纯洁度要求是非常严格的。
要达到上述要求，需采用各种先进的净化处理技术。
铝及其合金组织的微细化，可显著提高铝材的力学性能和加工工艺性能。
晶粒细化处理是使铝及其合金组织微细化，获取优质铝锭，改善铝材质量的重要途径。
铝加工工业的迅速发展促进了各种铝晶粒细化剂的开发与生产。
本文将在初步总结和分析国内外熔体净化和晶粒细化剂生产实践及文献资料的基础上，较全面地讨论各种铝合金熔体净化技术及其发展趋势，讨论各种晶粒细化剂及发展趋势。
铝合金的晶粒细化与力学性能关系研究与优化
铝合金的晶粒细化与力学性能关系研究与优化铝合金是一种重要的结构材料，具有低密度、高强度和良好的可塑性等优点，广泛应用于汽车、航空航天、船舶等领域。
在铝合金的制备过程中，晶粒细化技术是一种有效的提高其力学性能的方法。
本文将探讨铝合金的晶粒细化与力学性能之间的关系，并提出优化的研究方向。
一、晶粒细化的原理和方法晶粒细化是指将材料的晶粒尺寸减小到纳米或亚微米级别的过程。
晶粒细化可以通过以下几种方法实现：1. 热处理方法：包括热压缩、等通道转角挤压等。
这些方法通过在一定温度下施加压力，使晶粒变形，从而实现晶粒尺寸的细化。
2. 添加晶粒细化剂：如添加过量的微合金元素、氧化物等。
这些晶粒细化剂可以在晶界处形成细小的颗粒，限制晶界的生长，从而达到晶粒细化的效果。
3. 机械处理方法：如球磨、旋压等。
通过机械力的作用，使材料的晶粒发生形变和断裂，从而实现晶粒尺寸的减小。
二、晶粒细化与力学性能的关系晶粒细化对铝合金的力学性能有重要影响，主要体现在以下几个方面：1. 强度提高：晶粒细化可以增加材料的位错密度和晶界面积，提高材料的强度。
晶粒细化的过程中，晶界处形成了大量的位错，这些位错能吸收外界应力，从而阻碍晶体滑移和位错移动，增加材料的抗变形能力。
2. 塑性提高：晶粒细化可以提高材料的塑性，使材料具有更好的拉伸性能和韧性。
晶粒细化后，晶界处的位错和晶界滑移带可以作为位错源和位错吸收站，促使塑性应变分布更加均匀，提高材料的延展性。
3. 韧性提高：晶粒细化可以增加材料的断裂韧性，改善材料的断裂方式。
晶粒细化后，晶界处的位错和晶界滑移带能够吸收裂纹前端的应力集中，延缓裂纹扩展的速度，提高材料的断裂韧性。
三、晶粒细化与力学性能关系的优化研究方向为了进一步优化铝合金的晶粒细化与力学性能关系，可以从以下几个方面进行研究：1. 晶粒细化剂的选择和添加方法：研究不同晶粒细化剂的添加量和添加方法对铝合金晶粒尺寸的影响，找到最佳的添加条件。
铝合金晶粒细化剂的试验方法_1
铝合金晶粒细化剂的试验方法⑴高泽生(涿州市铝合金材料厂 河北涿州 072750)摘要 介绍了铝合金晶粒细化剂性能的各种试验方法:铝合金晶粒细化剂标准试验TP1法;K BI环模试验法;雷诺高尔夫T模试验法;德国铝联合公司VAW法和美国铝业公司Al2 coa冷指试验法。
关键词 TP1试验法 铝合金 晶粒细化剂 雷诺高尔夫T模试验法 VAW法 K BI环模试验法 Alcoa冷指试验法 铝合金晶粒细化剂的供需双方都要有一个评定晶粒细化试验结果与铸品中晶粒尺寸相互关系的标准方法。
80年代中期,由于没有统一的标准试验法,一些供应厂开发了自己的检验方法,按用户要求供应产品。
这些方法包括Alcan试验法、K B I环模试验法、雷诺标准高尔夫T模试验法(Reynolds standard G olf Tee Test)、VAW法、美国铝业公司冷指试验法(Al2 coa cold Finger Test)。
由于这些方法使用的工具和试验条件不同,所得的晶粒细化结果,即晶粒尺寸也不相同。
因此,必须提供一个共同认可的统一方法。
这个方法就是铝业协会通过的以70年代开发的Alcan试验法为蓝本的“铝合金晶粒细化剂标准试验法TP1”,首次公布于1987年〔1〕, 1988年1月正式发行。
文献〔2〕概述了自1986～1997年TP1法的开发过程。
这就是本文下面介绍的TP1标准试验法。
以后发表的有关TP1标准法的研究文献,主要涉及测量精度、再现性〔3〕、实验方法与试验技术具体问题〔4〕。
文献〔3〕的结论是,当晶粒细化剂加入量足够产生均匀的等轴晶时,TP 1法是精确的,特别是晶粒尺寸在100～130μm范围内再现性和精度最高。
一般情况下,精确度偏差为±10μm。
研究还发现,TP1法对基体合金中的铁和硅浓度敏感。
例如用9919%Al和9917%Al制造的丝,铁含量较高的9917%Al制造的晶粒细化剂显示了高的细化效果,铁含量由0115%变化至0120%时平均晶粒尺寸减小5μ,即每0101%Fe有2μm的变化。
铝合金晶粒细化的研究进展与发展趋势
铝合金晶粒细化的研究进展与发展趋势铝合金晶粒细化是一项重要的研究领域，对于提高铝合金的力学性能和抗腐蚀性能具有重要意义。
随着材料科学和工程技术的发展，铝合金晶粒细化技术也在不断发展和完善，取得了一系列研究进展。
本文将以铝合金晶粒细化的研究进展与发展趋势为主题，探讨目前的研究状况和未来的发展方向。
一、研究进展1.1 传统晶粒细化方法传统的晶粒细化方法主要包括热处理、变形加工和添加合金元素等。
热处理可以通过控制铝合金的退火温度和时间来实现晶粒细化。
变形加工可以通过压力变形或拉伸变形等方式，使晶粒发生塑性变形，从而实现晶粒细化。
添加合金元素可以通过改变铝合金的化学成分，促使晶粒细化。
然而，这些传统方法存在一定的局限性，无法满足对铝合金晶粒细化的精确控制需求。
1.2 新型晶粒细化方法近年来，随着纳米技术和材料科学的不断发展，一些新型的晶粒细化方法被提出并逐渐应用于铝合金的研究中。
例如，激光冲击处理可以通过激光脉冲的作用，使铝合金表面产生高温、高压等条件，从而实现晶粒细化。
超声波处理可以利用超声波的振动作用，促进晶粒的再结晶和细化。
电磁场处理可以通过外加电磁场的作用，改变铝合金的晶界能量和晶界迁移速率，从而实现晶粒细化。
这些新型晶粒细化方法在提高铝合金的力学性能和抗腐蚀性能方面具有潜力。
1.3 晶粒细化机理研究晶粒细化机理的研究是铝合金晶粒细化研究的关键。
目前，晶粒细化机理研究主要集中在动力学和热力学两个方面。
动力学研究主要探讨晶粒的再结晶和晶界迁移等过程，通过实验和模拟方法分析晶粒细化过程中的相变行为和晶界迁移速率等参数。
热力学研究主要探讨晶粒细化过程中的相变行为和晶界能量等参数，通过理论计算和实验测量等方法分析晶粒细化的驱动力和限制因素。
晶粒细化机理的深入研究可以为铝合金晶粒细化技术的发展提供理论基础和指导。
二、发展趋势2.1 精确控制晶粒细化随着材料科学和工程技术的发展，精确控制晶粒细化是铝合金晶粒细化技术的发展方向之一。
铝合金的晶粒细化与塑性变形行为分析
铝合金的晶粒细化与塑性变形行为分析铝合金是一种广泛应用的轻质金属材料，其优良的力学性能使其在航空航天、汽车制造和建筑等领域得到广泛应用。
晶粒细化与塑性变形是影响铝合金性能的重要因素。
本文将对铝合金的晶粒细化与塑性变形行为进行分析，并探讨其对材料性能的影响。
一、晶粒细化的原理与方法晶粒细化是指通过改变铝合金的晶体结构，使晶粒尺寸减小的过程。
晶粒细化可以提高材料的力学性能，并且具有提高材料塑性、耐疲劳性和热稳定性等优点。
晶粒细化的原理主要包括晶界能量的增加、固溶体强化和奥氏体相变等。
1. 晶界能量的增加：晶界是晶体中不同晶粒之间的界面，其能量较高。
通过晶界能量的增加，铝合金的晶粒会发生再结晶或者再结晶过程，从而实现晶粒细化。
2. 固溶体强化：在铝合金中加入适量的合金元素，能够形成固溶体，限制晶粒的成长，并抑制晶界在塑性变形过程中的滑移。
3. 奥氏体相变：铝合金中的奥氏体相变也可以促进晶粒细化。
通过控制合金元素的添加和热处理工艺，可以改变晶粒的大小和形态。
晶粒细化的方法有很多种，包括热处理、力学应变、等离子体处理和时效处理等。
通过选择合适的方法，并结合具体的应用需求，可以实现铝合金晶粒的细化。
二、塑性变形行为的影响因素塑性变形是指材料在外力作用下产生的可逆形变。
铝合金的塑性变形行为受到多种因素的影响。
1. 温度：温度对铝合金的塑性变形行为有显著影响。
通常情况下，较高的温度可以提高材料的变形能力，使其更容易塑性变形。
2. 应变速率：应变速率是指材料在单位时间内承受的应变。
较高的应变速率会增加晶格位错的密度，从而促进材料的位错滑移，提高了材料的塑性变形性能。
3. 合金元素：合金元素对铝合金的塑性变形行为也有重要影响。
适量的合金元素添加可以增加材料的塑性变形能力。
4. 晶粒尺寸：晶粒尺寸与材料的塑性变形行为密切相关。
晶粒尺寸较小的铝合金具有更高的塑性变形能力。
以上因素相互作用，共同决定了铝合金的塑性变形行为以及其最终的力学性能。
铝合金晶粒细化剂制备方法
铝合金晶粒细化剂制备方法
铝合金晶粒细化剂的制备方法主要包括以下步骤：
1. 确定合金成分：根据需求，选择适当的铝合金成分，以确保最终的晶粒细化效果。
2. 熔炼：将铝合金成分按照一定比例混合，然后在高温下进行熔炼，以形成均匀的合金熔体。
3. 加入细化剂：将细化剂加入到熔融的铝合金中，并进行充分搅拌，以确保细化剂与合金熔体充分混合。
4. 冷却：将合金熔体冷却至结晶温度，使细化剂能够在铝合金中起到细化晶粒的作用。
5. 加工：对细化后的铝合金进行加工，如轧制、挤压等，以获得所需的形状和尺寸。
以上是铝合金晶粒细化剂制备的基本步骤，具体的制备工艺和设备可能会因材料、成分、需求等因素而有所不同。
在实际应用中，可以根据具体情况进行选择和调整。
铝合金晶粒细化的研究进展与发展趋势
铝合金晶粒细化的研究进展与发展趋势铝合金晶粒细化是一种重要的材料加工技术，其可以显著提高铝合金的力学性能、耐腐蚀性能和成形性能。
本文综述了目前铝合金晶粒细化的研究进展和发展趋势，主要包括以下几个方面：
1. 传统晶粒细化方法：包括挤压、拉伸、等通道转角挤压、旋转挤压等方法，这些方法可以有效地细化铝合金的晶粒，但同时也存在一些问题，例如难以控制晶粒细化程度、机械性能受到限制等。
2. 新型晶粒细化方法：包括高能球磨、电极化学加工、爆炸冲击等方法，这些方法具有细化效果好、可控性强等优点，但也存在一些问题，例如成本高、难以大规模生产等。
3. 多尺度晶粒细化方法：包括多道次热变形、细晶化等方法，这些方法可以在多个尺度上同时细化晶粒，具有优异的综合性能，但也需要进一步的研究和探索。
4. 人工智能在晶粒细化中的应用：近年来，随着人工智能技术的发展，人工智能在晶粒细化中的应用也逐渐受到关注，例如利用机器学习等技术进行晶粒定量分析、预测材料性能等方面的研究。
5. 晶粒细化的发展趋势：未来晶粒细化技术的发展趋势主要包括以下几个方面：一是多尺度晶粒细化技术的深入研究和应用；二是晶粒细化与其他材料加工技术的结合，例如利用晶粒细化来改善3D 打印件的性能；三是人工智能在晶粒细化中的应用的推广和深化。
- 1 -。
铝及铝合金晶粒细化剂
铝及铝合金晶粒细化用合金线材第1部分：铝-钛-硼合金线材（审定稿）编制说明1 工作简况1.1 任务来源随着铝材的广泛应用。
尤其是在高新技术领域的应用，对在后续深加工工艺中的组织提出了严格的要求，而控制其组织和性能的关键之一是熔铸出细小均匀的铸态晶粒组织，可明显改善铝型材性能，减少铸锭裂纹。
要获得这种组织。
必须通过不同的手段处理熔体，包括液态时加入各种处理剂或借助外来能量(如机械振动、电磁搅拌、超声波处理等)使α—Al基体细化．而晶粒细化是增加材料强度、改善塑性的重要手段之一，也是改善铝材质量的重要途径。
在工业生产条件下，添加处理剂的方式是最简便而又有效的方法。
最初研制的晶粒细化剂是把K2TiF6、KBF4等直接加到熔体中，与熔融铝发生反应，形成TiAl3或TiB2粒子而产生细化作用的。
由于产生的细化效果不均匀，无法预测晶粒细化的响应程度，目前已被淘汰。
为了克服铝及其合金中直接加入盐类化合物的缺点，人们研究并采用了A1—Ti—B中间合金细化剂。
铝钛硼熔体处理剂曾风靡一时，得到不少厂家的青睐。
国标委综合[200×]×××号文件及中国有色金属工业协会中色协综字[200×]×××号文件，下达了编制《铝及铝合金晶粒细化剂》第一部分：铝钛硼合金线材国家标准的任务，并确定了新星化工冶金材料（深圳）有限公司为编写单位。
1.2 起草单位新星化工冶金材料（深圳）有限公司于1992年7月在广东省深圳市罗湖区莲塘成立，2004年因公司发展需求，在光明新区公明镇高新科技园建立了全新的厂区；新星化工是一家以专业生产铝材处理剂、铝钛硼合金等高科技产品的中美合资企业。
工厂占地面积有5万多平方米，主要产品有有色金属复合材料、新型合金材料及铝材处理剂。
1.3主要过程和内容本标准由中国有色金属工业标准计量质量研究所任主办部门，由新星化工冶金材料（深圳）有限公司任起草单位。
铝合金细晶方法
铝合金晶粒细化是改善铝合金材料性能的重要手段，其方法多种多样，主要包括但不限于以下几种：
1. 变质处理：
- 在熔铸过程中向铝合金熔体中添加变质剂（如Ti、B、Zr、Sc等元素），这些元素与铝形成难溶化合物或中间相，在凝固时作为非自发形核中心，增加晶核数量，从而细化晶粒。
2. 提高冷却速率和增大过冷度：
- 通过控制铸造工艺，如采用快速冷却技术（如水冷、风冷、喷雾冷却等）来提高冷却速度，使得合金在结晶过程中来不及长成大晶粒，从而实现细晶。
3. 机械场/物理场作用：
- 机械振动：在熔体凝固过程中施加机械振动或超声波振动，可以改变熔体流动状态，促进均匀分散的晶核生成。
- 电磁搅拌：利用电磁力对熔体进行搅拌，打破原有的温度梯度，促使晶粒细化。
- 磁场凝固：利用外加磁场影响熔体中的电流分布，产生涡流，破坏树枝状晶生长，促进细化。
- 电场凝固：利用电迁移现象影响溶质分布，从而影响晶粒的生长。
4. 快速凝固技术：
- 包括旋转铜模法、单辊或多辊连铸法、喷射沉积法等，通过极快的冷却速度使铝合金直接形成微米甚至纳米级别的细晶组织。
5. 添加稀土元素：
- 添加稀土元素如La、Ce、Sc等，它们可以与铝形成特殊结构，起到细化晶粒的作用。
6. 塑性变形：
- 对铝合金进行大塑性变形后，通过后续的热处理过程（如退火），可以引发动态再结晶或静态再结晶，实现晶粒细化。
每一种细化方法的选择和实施都需要根据具体铝合金的种类、应用要求以及生产条件来确定。
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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。 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。
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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
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小结：
这次课学习了铝合金液熔 体处理的晶粒细化内容！
思考题：
1、什么是铝合金液的晶粒细化？它的作用和使用范围分别是什么？具体有哪两种 方法？
2、凝固细晶中有哪些具体方法？它们各自有哪些特点？
3、铝合金液进行变质细晶时常用的晶粒细化剂有哪些？
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晶粒细化。
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快速凝固 细晶 磁场凝固 细晶 超声场凝固 细晶 凝固细晶
机械场凝固 细晶
电场凝固 细晶
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快速凝固细晶
采用很高的凝固 原理：控制过冷度。
速度，使合金在凝固
过程中形成细小的微
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常用变质剂的成分及其变质温度
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细化 质点 来源
内 生 法
细化 方法
机械场 作用 快速凝固
优点
缺点
应用 范围
铸件
生产 操作
施加振动
晶粒 尺寸 （μ m）
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
变质细晶
晶粒细化 质点法，即通过向铝合金熔
剂，产生大量有效异质形核
变质细晶又称为外来形核
处理方法 体中加入中间合金晶粒细化
核心，提高晶体的形核率， 从而细化晶粒。
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形成新的晶体质点
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超声场凝固细晶方法的使用有效的解决AlTiB细化剂中形核相易 积聚的问题，使TiB2和TiAl3粒子呈细小弥散分布，对铝合金具 有良好的晶粒细化效果。
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晶粒细化的作用
可提高铝加工材料强度
和塑性，改善铝材质量。
晶粒细化的使用范围
晶粒细化
处理
主要针对铸造铝合金， Al-Si系、Al-Cu系、Al-Mg 系和Al-Zn系。
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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 加磁场破坏产生的树枝晶
产生新的晶核，达到细化目的
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粗大板片状
团状或块状
磁场凝固细晶前后组织对比
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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
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Ti的不同添加量对99.7%Al晶粒大小的影响
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变质细晶
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
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中间合金细化剂
原理：包晶相图理论
Al-Ti二元相图富Al端
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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。
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THANKS
20~800
作用 性质
操作简单
设备复杂
细化枝晶
小件
小批量
甩带等
0.5~10
物 理 作 用
电/磁场 作用
尺寸小
设备复杂
特殊合金
施加 电/磁场
——
外 生 法
盐类 细化剂
Al-Ti基 细化剂
操作简单
污染严重
炉内处理
块式添加
200~500
适合连续 生产
成本较高
炉外处理
在线添加
100~250
冶 金 作 用
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观组织结构，且分布
均匀。
影响因素： 凝固速率和合金成分。
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机械场凝固细晶
ห้องสมุดไป่ตู้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
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铝合金液熔体处理之晶粒细化处理
制作人：张保林 陕西工业职业技术学院
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铝合金锭
如何提高铝 合金的力学性 能呢？
成分
组织 成型
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铝合金液熔体处理之晶粒细化处理
01 晶 粒 细 化 概 述
晶
铸铝车间
粒
细
化
方
法 02
03 小 结 与 思 考 题
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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。
d=300μm
d=1.5mm
铝镁合金中加入Al—Ti—C晶粒细化处理前后的微观组织