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抗Si中毒AlTiC-B晶种合金

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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。


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