AlTiBRE高效晶粒细化剂的成分优化设计

地制备出微观组织较理想的ＡＩ一５Ｔｉ—Ｂ—ｏ．５ＲＥ，ＴｉＡｌ３相
［１０］林光磊．探讨稀土在ＡＩ—Ｔｉ—Ｂ—ＲＥ中间合金中的作用［Ｊ］．铝加工，
呈细小块状且分布均匀。 （２）试验制备的Ａｌ一５Ｔｉ—Ｂ－ｏ．５ＲＥ中间合金充分发
２００２，（２５）：２４—２８· ［１１］项可风’吴启光·试验设计与数据分析［Ｍ］·上海：上海科学技术出
ＲＥ的化学性质活泼，易与各种元素形成ＲＥ化合 物。在Ａ１一Ｔｉ—Ｂ中间合金中加入ＲＥ，不仅可以改善 ＴｉＡｌ。、ＴｉＢ。粒子的形态和分布，还能细化粒子尺寸，增 加了有效变质核心数目。经此处理后，ＴｉＢ：粒子分布 均匀，基本上无ＴｉＢ。的聚集团块，可保证其在熔体中较 长时间处于悬浮状态，充分发挥了变质形核作用，而更 加增强了该四元中间合金的细化效果。
为了验证极差分析的准确性，进行了正交试验的方 差分析，计算结果见表３。对于１、ｉＡｌ。相尺寸（ｙＩ）而 言，Ｆ。＞Ｆ。。，，这代表硼（Ｔｉ）对ＴｉＡｌ。相尺寸（ｙＩ）影响 高度显著；Ｒ。＞Ｆ。＞Ｒ，则表明硼（Ｂ）和ｗ（ＲＥ）对 ，ｌ、ｉＡｌ。相尺寸（ｙ１）基本没有影响。
表３方差分析结果表
洼川：：Ｆ。。ｌ＝１０．９２，Ｒ ｏ。＝Ｓ．】４，Ｆｎ ｌ＝３，４６
ＲＥ本身也有一定的细化作用，它不仅可以直接细 化铝及铝合金的铸态晶粒，还可明显细化枝晶组织，减 少二次枝晶间距‘１１３。前者取决于形核率的增加，而后 者则取决于固溶界面前沿溶质元素的分布，即溶质元素 的偏聚而造成的成分过冷‘１ ２Ｉ。ＲＥ原子半径比铝原子
半径大且在铝中的固溶度删、，易在铝熔体结晶的固液
作者： 作者单位：
刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 引用次数：
黄利光， 傅高升， 陈永禄， Huang Liguang， Fu Gaosheng， Chen Yonglu 黄利光,Huang Liguang(福州大学机械学院,福州,350002)， 傅高升,Fu Gaosheng(福州大学 机械学院,福州,350002;福建交通职业技术学院机械系)， 陈永禄,Chen Yonglu(福建工程学 院机械系)
11.项可风.吴启光 试验设计与数据分析 1989
12.孙伟成.张淑荣.候爱芹 稀土在铝合金中的行为 1992
相似文献(10条)
1.学位论文 刘红才 Al-Ti-B-Re中间合金细化剂研究 2007
本文主要是针对现行普遍应用的铝晶粒细化剂在细化时存在缺陷(细化剂中的细化相粒子易产生聚集、沉淀；细化效果随时间延长的抗衰减性差；因
尝矍：。：！、Ｎ鼍。：翼｝ｉ鬯巴苎和．要兰一：．，？巴曼蔓凳璧篓 的圆锭。。耋孓菩用腐蚀美磊妊蒙舅乏；：艺：吾三一为４ｓ
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：用…截ｆ赢。线蒉…法凳…函。；…ｊ晶。…粒ｉｊ尺；寸勇。、～冕’ｉ，腐蚀“圆“’“锭…表。言一一，’采
Zr，Cr中毒)现象，在Al-Ti-B研制的基础上添加稀土元素，制备新一代的铝合金晶粒细化剂。希望能够改善细化剂的性能，从而研制出一种细化效果好
、有长效性、成本低的细化剂。
在实验中主要探讨了加料次序、静置温度、搅拌等工艺参数对Al-Ti-B-Re中间合金中各种元素吸收率的影响，Al-
Ti-B-Re中间合金组织中第二相形态、尺寸、分布及细化效果的影响：稀土元素对细化剂抗衰减性的影响，对细化剂重熔性能和重熔后细化性能的影响。
通过金相分析，扫描电镜(SEM)分析，X射线衍射分析，电子探针(EPMA)分析和成分分析(ICP)等检测手段，发现：混合加料的方式更有利于各种元
素的吸收，细化剂也能取得更好的组织形态；采用中低温熔炼(800℃左右)有利于细化剂性能的提高；熔体搅拌、熔体过热温度及静置温度对Al-Ti-B-
（ａ）Ｋ１０：Ａｌ一５Ｔｉ Ｂ。ＲＥ
（ｂ）Ｋ１１：Ａ１—５Ｔｉ—Ｂ—ｏ·５ＲＥ
．．．图ｊ２细化剂中间冀金的显微等织慧等 验证量竺雹矍Ａ２一Ｂ２：ｃ１磐合的细化剂具有较好的显微
组织形态，其合金元素具体配比为：叫（Ｔｉ）为５％、硼（Ｂ）为
１％、训‘ＫＥ’＿为ｕ·５％。
２·２ 铝合金晶粒细化效果检测试验
对比不同细化剂对Ａ３５６合金的细化效果，晶粒组
表１正交试验微观组织评估
根据表２中的数据绘制３个影响因素（Ｔｉ、Ｂ、ＲＥ） 和正交试验结果（ＴｉＡｌ。相尺寸、细化剂微观组织评估 得分）的关系图（见图１）。结合图１和表２中的极差分
析结果可以看出：对于ＴｉＡｌ。相尺寸（Ｙ１）而言，Ａ因素 叫（Ｔｊ）的极差（４１．０１０）最大，Ｂ因素叫（Ｂ）的极差 （１３．９７９）居中，Ｃ因素训（ＲＥ）的极差（５．８０２）最小，且
——轻有色合金——特种铸造及有色合金 ２００７年第２７卷第７期
Ａｌ—Ｔｉ—Ｂ—ＲＥ高效晶粒细化剂的成分优化设计
黄利光１ 傅高升１’２ 陈永禄３ （１．福州大学机械学院；２．福建交通职业技术学院机械系；３．福建工程学院机械系）
黑缵。黑二然黑哩烹芸黧能喜淼裟翥？：嚣拳黧≥嚣嚣耄
尝曼：ｊ１掣芑竺，曼Ｊ炉：：竖：！．芝要梦．蹙：量星。：．三！兰 Ｘ－：；ｉ一菖，景茹，（；三ｉＩ：Ｊ算亮分釜蕃吾：磊≤矗｛７ｆ二二
织形貌见图３，由图川见，在同样的处理工艺Ｆ，经 Ａ１—５Ｔｉ—Ｂ—Ｏ．５ＲＥ细化处理后的Ａ３５６合金的晶粒尺寸 最为细小均匀。经测定，３种铸锭的晶粒尺寸分别为： 未处理（７８３ ｐｍ）、Ａｌ一５Ｔｉ—Ｂ（２２６ ｐｍ）、Ａｌ一５Ｔｉ—Ｂ一０．５ ＲＥ （２０１址ｍ，仅为原始晶粒的２５．７％）。
２．３ Ａ卜Ｔｉ－Ｂ－ＲＥ中间合金对铝合金晶粒细化作用
界面前沿形成高度富集，造成成分过冷，促进枝晶的分 枝并形成较细的缩颈，从而有效地细化了枝晶组织。
总之，Ａｌ—Ｔｉ—Ｂ—ＲＥ中间合金继承了Ａｌ—Ｔｉ—Ｂ和ＲＥ 的各自优点，ＲＥ与Ａｌ－Ｔｉ—Ｂ的交互作用有效克服了 Ａｌ—Ｔｉ—Ｂ的不足之处，显著细化晶粒，是一种很有前途的 铝合金的中间合金细化剂。
参考文献
挥Ａｌ—Ｔｉ—Ｂ和ＲＥ的细化作用，对于Ａ３５６铝合金具有 良好的细化效果，其晶粒尺寸仅为原始晶粒的２５．７％
［１２］孙伟成，张淑荣，候爱芹．稀土在铝合金中的行为［Ｍ］．北京；兵器 工业出版社，１９９２．
（２０１肛ｍ）。
万方数据
（编辑：陈渭臣） ５５３
Al-Ti-B-RE高效晶粒细化剂的成分优化设计
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。。。ｔ ｉ。。ｌ。。ｉ。。。ｒＪ］．Ａ。ｔ。Ｍ。ｔ。１１．，１９９５，４３（５）：２ ００１—２ ０１２． ［４］ＲＡｏ Ａ Ａ，ＭｕＲＴＹ Ｂ ｓ，ｃＨＡＫＲＡＢｏＲＴＹ Ｍ．Ｒｏｌｅ ｏｆ ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ
ＴｉＡｌ。相，Ｋ１０中的ＴｉＡｌ。相较为粗大（见图２ａ），相当部
分呈长条状，局部存在富集，其平均尺寸为２９．９４ ｆ』ｍ；而
Ｋ１１中的ＴｉＡｌ。相分布较为均匀且细小（见图２ｂ），以小
块状为主，个别呈长条状，平均尺寸为２３。６２肛ｎ１。因此，
黄利光等～
Ａ１一Ｔｉ—Ｂ—ＲＥ高效晶粒细化剂的成分优化设计
对于评估得分（ｙ１１）而言，Ｒ。。＞Ｒ＞Ｒ。，这代表 ５５２万方数据
７０
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影响因素水平
ｎ夥 响 因 嚣 Ｂ水 乎
（ａ）３个因素对ＴｉＡｌ３尺寸的影响
（ｂ）３个因素对微观组织评估
得分的影响 图１ ３介影响因素与试验结果的关系图
叫（Ｔｉ）对评估得分（ｙＩＩ）有一定影响；ＦＯ，＞ＦＢ＞Ｆｃ，这
因素的极差（４）是最大的，Ｂ因素的极
因素的极差（１．６７）最小，且Ａ、Ｂ因素 厂、网害 ：寺辜日日可斗千；亚肚；耳从，ⅥＴ、的
Ａ［ｕ，（Ｔｉ）］—，Ｂ［训（Ｂ）］—，ｃ［砌（ＲＥ）］。Ａ因素的Ｒ１和Ｒ２ 值很接近，代表水平２和水平３对评估得分（ｙＩＩ）的影响 很接近。同理，对于Ｂ因素，水平１和水平２对评估得分 （ｙＩＩ）的影响很接近；Ｃ［叫（ＲＥ）］的３个水平都比较接近， 代表３个水平对评估得分（Ｙ１Ｉ）的影响均不大。
嘲誓誊．誉表：耄葚≥溅篇‰轻蚴日工技术， ａｎｄ ｉｍｐｕｒｉｔｉｅｓ ｉｎ ｇｒａｉｎ ｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔ。ｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｗｉｔｈ Ａｌ—Ｔｉ—Ｂ［Ｊ］·
２０００，２８（１０）：１２—１７． ［６］苏学常．国产Ａｌ—Ｔｉ—Ｂ细化剂的冶金质量［Ｊ］．轻金属，１９９６（１）：
３ 结论
［７］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
１（Ｏ．５％）
６
１
２（１．Ｏ％）
２（１．０％）
８
ｌ
３（２．０％）
３（２．Ｏ％）
６
２（５％）
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２
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２
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３（７％）
１１
１１
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ｇ丝！！！！！三！；：ｉ！ ．。相尺寸的影响变化不大。同理，Ｃ因
比较接近，代表ＲＥ的加入量（ｏ．５％～ 阳尺寸（ｙＩ）的影响不大。对于评估得
’
混和均匀。在坩埚中熔化纯铝，于８１０℃时加入１／２的
收稿日期：２００７一０１一０８
第一作者简介：黄利光，男，１９５２年出生，实验师，福州大学机械学院材料成型及控制工程系，福州（３５０００２），电话：１３９０５９１７８１１，Ｅ—ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｙＬ７６＠
１２６．ｃｏｍ
万方数据
５５１
特种铸造及有色合金 ２００７年第２７卷第７期
（１）通过正Baidu Nhomakorabea试验表明Ｔｉ对ＴｊＡｌ。形态的影响最
［８］周晓霞，张仁元，刘银峁．稀土元素在铝合金中的作用和应用［Ｊ］．新
为显著，确定当合金元素添翌量奠黧：ｃ三ｉ三！堂：嘲茎妻誓慧；ｉ兰瓮嚣麓军嬲嚣耋舳埔合锄工
。
∞（Ｂ）一１％、叫（ＲＥ）２０．５％时，采用原位反应法可方便
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特种铸造及有色合金 SPECIAL CASTING & NONFERROUS ALLOYS 2007，27(7) 1次
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代表伽（Ｂ）和叫（ＲＥ）对评估得分（ｙＩＩ）基本没有影响。
综上所述，方差分析的结果和极差分析的结果一
致，说明正交试验的结果真实可靠。考虑实际成本和Ｃ
因素叫（ＲＥ）中３个水平的影响程度，确定了Ａ２ Ｂ２一Ｃ１
和Ａ２一Ｂ２～Ｃ２两种方案进行验证性试验，其编号分别为
Ｋ１０和Ｋｌｌ，其微观组织见图２。
观察中发现两种中间合金中均存在数量较多的
Ａ因素的极差要远远大于Ｂ和ｃ因素。这说明对于 ＴｉＡｌ。相尺寸（ｙＩ）的影响程度从大到小的因素分别是
ｍ耋兰瞄戤硒瞄研黜鹚
Ａ［ｕ，（Ｔｉ）］一Ｂ［ｕＪ（Ｂ）］一Ｃ［硼（ＲＥ）］，训（Ｔｉ）的影响最为显
著。Ｂ因素的Ｒｌ和ｊ毪值很接近，表明ｕ（Ｂ）在ｏ．５％～１．ｏ％
表２正交试验结果
１（３％）
１（０．５％）