Al-Ti-B晶粒细化剂研究进展:细化机理及第二相控制

来源期刊：材料导报2020年第9期

论文作者：闫敬明 黎平 左孝青 周芸 罗晓旭

文章页码：9152 - 18320

关键词：Al-Ti-B晶粒细化剂;细化机理;热力学和动力学;第二相控制;

摘    要：随着铝合金使用日益广泛,人们对高品质Al-Ti-B晶粒细化剂的需求也日益增加。氟盐法是国内外Al-Ti-B晶粒细化剂制备的主流方法,国内研究者们在氟盐法制备工艺方面取得了一定的成果,但依然未能在高品质Al-Ti-B晶粒细化剂的制备上获得突破。Al-Ti-B晶粒细化剂的细化机理主要有硼化物粒子理论、包晶反应理论、双重形核理论等,其中,双重形核理论可以较好地解释Al-Ti-B晶粒细化剂的晶粒细化过程。双重形核理论表明:Al-Ti-B晶粒细化剂中的第二相TiAl₃和TiB₂尺寸越小、数量越多、分布越弥散,则Al-Ti-B晶粒细化剂的细化性能越突出。氟盐反应热力学分析表明:在氟盐反应产物控制方面,TiB₂的生成趋势最大,TiAl₃次之,AlB₂最小;在750～800℃的反应温度范围内,适当缩短反应时间,可在保证TiAl₃生成的同时避免AlB₂的生成。氟盐反应动力学分析表明:TiAl₃和TiB₂的形成由氟盐分解、第二相形核及长大三个过程组成,通过减小氟盐尺寸、提高氟盐分解气体TiF₄和BF₃与Al熔体的接触界面面积、减小Ti、B元素的绝对过饱和度、缩短反应时间等措施,有望获得内含细小弥散第二相的Al-Ti-B晶粒细化剂。本文主要介绍了Al-Ti-B晶粒细化剂的发展历程及制备方法,阐述了国产Al-Ti-B晶粒细化剂与进口产品的差距和存在的问题。基于Al-Ti-B晶粒细化剂的晶粒细化机理、氟盐反应热力学与动力学,讨论了TiAl₃、TiB₂的细化、弥散化控制原理,并对其细化、弥散化控制技术及潜在技术进行了综述和展望。