抗Si中毒AlTiC-B晶种合金

亚共晶及近共晶Al-Si系合金中α-Al枝晶或共晶团异常粗大，不仅导致铸件雪花斑、偏析、缩松、缩气孔等缺陷，而且降低力学性能，雪花斑直接由粗大α-Al枝晶导致，如图1-1所示。通常采用AlTiB或AlTiC 细化α-Al晶粒，但对Al-Si却失效，因为都存在Si“中毒”现象，细化效果在1min之内即衰退。

 (a) 铸件加工表面清晰的“雪花斑”；                         (b) 铸件金相组织中粗大α-Al枝晶形貌

图1-1  ZL104合金轮盘类铸件加工表面“雪花斑”与内部粗大α-Al枝晶的相关性

在此背景下，山东大学发明并研制了抗Si中毒的AlTiC-B晶种合金，其中含有抗中毒的掺杂型晶种，因而从根本上解决了上述难题。

 (a) 微观组织；                              (b) 纳米晶种分布、形貌及尺度特征

图1-2  AlTiC-B纳米晶种合金

实施效果

AlTiC-B对Al-Si系合金具有优异的细化效果，显著提升A356铝合金的力学性能及铸造流动性，效果明显优于AlTiB中间合金，如表1-1和图1-3。
表1-1  AlTiC-B晶种合金与Al5Ti1B对A356合金力学性能及流动性数据对比

A356                                  添加Al-3Ti-1B(0.009%Ti)                 添加AlTiC-B(0.006%Ti)

图1-3  AlTiC-B晶种合金对A356合金细化效果及与Al-3Ti-1B中间合金的效果对比

某军工企业采用AlTiC-B晶种合金细化变质的ZL114A铝合金金属型铸件热处理态力学性能为：σb =370MPa，σs0.2  =320MPa，延伸率δ5 =8%。

ZL114                        添加Al5Ti1B(加0.01%Ti)         添加AlTiC-B(加0.01%Ti)

图1-4 AlTiC-B晶种合金对 ZL114合金细化效果及与Al-5Ti-1B中间合金的效果对比

AlTiC-B晶种合金可强效细化过共晶Al-Si合金中α-Al枝晶，间接改善初晶Si的分布（图1-5），消除了采用Al-5Ti-1B因熔化不良而铸废的烦恼。

 (a) 未添加；                       (b) 添加0.25%AlTiC-B晶种合金后
图1-5 Al-20Si-1Mg合金金相组织对比

技术优势

抗Si“中毒”效果显著，细化效果优等，保温2h内不衰退。
消除浇不足、缩松、“雪花斑”等铸造缺陷，提升力学性能和加工性能。
晶种尺度为亚微米，克服了AlTiB存在的粒子聚集、堵塞过滤器等弊端。