细化剂对2026铝合金组织与性能的影响
发布时间：2021-10-13 18:55
研究了Al-5Ti-1B和Al-3Ti-0.15C两种细化剂对2026铝合金铸锭组织、型材组织及型材性能的影响。结果表明,在0.2%的添加量下,Al-5Ti-1B细化剂的细化效果优于Al-3Ti-0.15C细化剂,采用Al-5Ti-1B细化剂生产的铸锭和型材的晶粒尺寸均小于对比试样;采用Al-5Ti-1B细化剂生产的型材强度略高于采用Al-3Ti-0.15C细化剂生产的型材,但伸长率略有降低。
【文章来源】：特种铸造及有色合金. 2020,40(09)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
铸锭不同位置的显微组织
图2为铸锭平均晶粒尺寸。可以看出，采用Al-5Ti-1B细化剂所生产铸锭由芯部到边部的晶粒平均尺寸分别为300.67、234.60和169.86μm，采用Al-3Ti-0.15C细化剂所生产铸锭由芯部到边部的晶粒平均尺寸分别为466.82、380.53和270.94μm。从铸锭芯部到边部，晶粒平均尺寸逐渐减小，符合半连续铸造生产的工艺特点。Al-5Ti-1B细化剂的细化效果优于Al-3Ti-0.15C细化剂，与部分报道中的研究结果不一致。赵文军等[25]通过研究，发现自制Al-Ti-C晶粒细化剂比进口的具有更好的细化效果。胡永杰等[26]研究发现AlTi-C的细化效果明显优于Al-Ti-B。但是，丁清伟等[8]通过对比不同细化剂对7050铝合金细化效果，发现Al-5Ti-1B的细化效果显著优于Al-3Ti-0.15C，与本试验结果一致。不同研究结果相悖的主要原因应该是每个研究采用的细化剂来源不同，细化剂含量及品质存在差异，尤其是起细化作用的弥散相尺寸及分布差距较大，使用方法也各不相同，对细化剂效果的研究结果只适用于其特定的试验场景。本试验采用的Al-5Ti-1B细化剂，来自AMG Aluminum公司，其生产的细化剂，形核质点分散性优异，减少了TiB2团聚带来的不利影响，相同使用条件下，晶粒细化效果明显优于同公司生产的Al-3Ti-0.15C细化剂。此外，600mm直径圆铸锭的尺寸较大，铸造温度也有进一步降低的空间，液穴过冷度不够大，而且2026合金中较高的Zr含量也会一定程度影响细化剂效果。在多重因素的综合影响下，铸锭的晶粒尺寸明显大于文献[14]中采用Al-Ti-C细化剂的Al-5Cu合金铸锭的晶粒尺寸。从工程应用角度出发，想要进一步细化600 mm圆铸锭的晶粒尺寸，可适当增大细化剂的用量。尤其是采用Al-3Ti-0.15C细化剂时，TiC形核质点抗团聚性能好，但在熔体中稳定性差，可以通过提高细化剂用量保证细化效果，又不会因形核质点团聚产生疲劳性能、断裂韧度等性能降低的风险。适当降低铸造温度，能够增大液穴的过冷度，增加形核率，也能够起到细化铸锭晶粒的作用。在本公司2026合金的实际生产中，已经通过调低铸造温度，获得了晶粒尺寸更加细小的铸锭。2.2 型材显微组织分析
型材纵截面和横截面的显微组织见图3。可以看出，只有部分晶粒的晶界受侵蚀，纵截面中，晶粒沿挤压方向拉长呈纤维状，为典型的变形组织，未发现明显的再结晶组织形貌；横截面中，晶粒呈等轴状；第二相溶解情况良好，仅存在少量沿晶界分布未熔结晶相；相对于Al-5Ti-1B,Al-3Ti-0.15C细化试样的纵截面纤维组织较宽，横截面等轴组织截距较大，整体晶粒尺寸偏大。相对于压延产品，挤压产品的再结晶温度普遍较高，特别是一次挤压的材料，最终再结晶温度往往高于过烧温度[27]。而且，2026合金在均匀化过程中析出Al3Zr弥散相，对位错的迁移起到钉扎作用，影响位错的多边形化和小角度亚晶的稳定化，降低晶粒形核率和长大速度，抑制再结晶。因此，试验生产的2026型材再结晶比例极低，有利于获得高损伤容限。未发生明显再结晶的情况下，2026型材的晶粒形态主要受铸锭晶粒尺寸和挤压比影响，相同挤压比下，采用Al-3Ti-0.15C细化剂生产的型材晶粒尺寸较大。
【参考文献】：
期刊论文
[1]均匀化处理对2026铝合金微观组织的影响（英文）[J]. 蒋鼎邦,潘清林,黄志其,胡权,刘志铭. Journal of Central South University. 2018(03)
[2]铝合金在中国民用航空器上的应用[J]. 王国军,王祝堂. 轻合金加工技术. 2017(11)
[3]Al-Ti-C细化剂对2219铝合金形核及过冷度的影响[J]. 刘瑞已. 特种铸造及有色合金. 2017(08)
[4]不同晶粒细化剂及其对7050铝合金细化效果对比研究[J]. 丁清伟,任欣,黄同瑊,王家淳. 铸造. 2014(12)
[5]细化剂对7050铝合金铸态显微组织的影响[J]. 长海博文,郭世杰,薛冠霞,马科. 轻合金加工技术. 2012(12)
[6]Al-Ti-C与Al-Ti-B晶粒细化剂的Zr中毒机理[J]. 肖政兵,邓运来,唐建国,陈祺,张新明. 中国有色金属学报. 2012(02)
[7]Al-5Ti-1B合金线对纯铝的晶粒细化作用[J]. 张彩锦,郑开宏,王顺成,戚文军,车晓舟. 特种铸造及有色合金. 2012(01)
[8]2026铝合金热压缩变形流变应力行为[J]. 吴文祥,韩逸,钟皓,乐永康,张辉. 中国有色金属学报. 2009(08)
[9]Al-Ti-C和Al-Ti-B线杆对铝合金扁铸锭晶粒度的影响[J]. 胡永杰,钟均勇,张玉良. 轻合金加工技术. 2007(10)
[10]Al-Ti-B和Al-Ti-C对变形铝合金8011晶粒细化及力学性能的影响[J]. 赵文军,刘操,夏天东,田亚斌. 有色金属. 2007(01)
博士论文
[1]铝合金中TiB2、TiC界面过渡区（相）的研究[D]. 于丽娜.山东大学 2007
硕士论文
[1]热处理工艺对2026铝合金组织与性能的影响[D]. 吴一凤.中南大学 2014
[2]含Zr铝合金的细化“中毒”现象及其细化新工艺研究[D]. 王淑俊.山东大学 2009
本文编号：3435225
【文章来源】：特种铸造及有色合金. 2020,40(09)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
铸锭不同位置的显微组织
图2为铸锭平均晶粒尺寸。可以看出，采用Al-5Ti-1B细化剂所生产铸锭由芯部到边部的晶粒平均尺寸分别为300.67、234.60和169.86μm，采用Al-3Ti-0.15C细化剂所生产铸锭由芯部到边部的晶粒平均尺寸分别为466.82、380.53和270.94μm。从铸锭芯部到边部，晶粒平均尺寸逐渐减小，符合半连续铸造生产的工艺特点。Al-5Ti-1B细化剂的细化效果优于Al-3Ti-0.15C细化剂，与部分报道中的研究结果不一致。赵文军等[25]通过研究，发现自制Al-Ti-C晶粒细化剂比进口的具有更好的细化效果。胡永杰等[26]研究发现AlTi-C的细化效果明显优于Al-Ti-B。但是，丁清伟等[8]通过对比不同细化剂对7050铝合金细化效果，发现Al-5Ti-1B的细化效果显著优于Al-3Ti-0.15C，与本试验结果一致。不同研究结果相悖的主要原因应该是每个研究采用的细化剂来源不同，细化剂含量及品质存在差异，尤其是起细化作用的弥散相尺寸及分布差距较大，使用方法也各不相同，对细化剂效果的研究结果只适用于其特定的试验场景。本试验采用的Al-5Ti-1B细化剂，来自AMG Aluminum公司，其生产的细化剂，形核质点分散性优异，减少了TiB2团聚带来的不利影响，相同使用条件下，晶粒细化效果明显优于同公司生产的Al-3Ti-0.15C细化剂。此外，600mm直径圆铸锭的尺寸较大，铸造温度也有进一步降低的空间，液穴过冷度不够大，而且2026合金中较高的Zr含量也会一定程度影响细化剂效果。在多重因素的综合影响下，铸锭的晶粒尺寸明显大于文献[14]中采用Al-Ti-C细化剂的Al-5Cu合金铸锭的晶粒尺寸。从工程应用角度出发，想要进一步细化600 mm圆铸锭的晶粒尺寸，可适当增大细化剂的用量。尤其是采用Al-3Ti-0.15C细化剂时，TiC形核质点抗团聚性能好，但在熔体中稳定性差，可以通过提高细化剂用量保证细化效果，又不会因形核质点团聚产生疲劳性能、断裂韧度等性能降低的风险。适当降低铸造温度，能够增大液穴的过冷度，增加形核率，也能够起到细化铸锭晶粒的作用。在本公司2026合金的实际生产中，已经通过调低铸造温度，获得了晶粒尺寸更加细小的铸锭。2.2 型材显微组织分析
型材纵截面和横截面的显微组织见图3。可以看出，只有部分晶粒的晶界受侵蚀，纵截面中，晶粒沿挤压方向拉长呈纤维状，为典型的变形组织，未发现明显的再结晶组织形貌；横截面中，晶粒呈等轴状；第二相溶解情况良好，仅存在少量沿晶界分布未熔结晶相；相对于Al-5Ti-1B,Al-3Ti-0.15C细化试样的纵截面纤维组织较宽，横截面等轴组织截距较大，整体晶粒尺寸偏大。相对于压延产品，挤压产品的再结晶温度普遍较高，特别是一次挤压的材料，最终再结晶温度往往高于过烧温度[27]。而且，2026合金在均匀化过程中析出Al3Zr弥散相，对位错的迁移起到钉扎作用，影响位错的多边形化和小角度亚晶的稳定化，降低晶粒形核率和长大速度，抑制再结晶。因此，试验生产的2026型材再结晶比例极低，有利于获得高损伤容限。未发生明显再结晶的情况下，2026型材的晶粒形态主要受铸锭晶粒尺寸和挤压比影响，相同挤压比下，采用Al-3Ti-0.15C细化剂生产的型材晶粒尺寸较大。
【参考文献】：
期刊论文
[1]均匀化处理对2026铝合金微观组织的影响（英文）[J]. 蒋鼎邦,潘清林,黄志其,胡权,刘志铭. Journal of Central South University. 2018(03)
[2]铝合金在中国民用航空器上的应用[J]. 王国军,王祝堂. 轻合金加工技术. 2017(11)
[3]Al-Ti-C细化剂对2219铝合金形核及过冷度的影响[J]. 刘瑞已. 特种铸造及有色合金. 2017(08)
[4]不同晶粒细化剂及其对7050铝合金细化效果对比研究[J]. 丁清伟,任欣,黄同瑊,王家淳. 铸造. 2014(12)
[5]细化剂对7050铝合金铸态显微组织的影响[J]. 长海博文,郭世杰,薛冠霞,马科. 轻合金加工技术. 2012(12)
[6]Al-Ti-C与Al-Ti-B晶粒细化剂的Zr中毒机理[J]. 肖政兵,邓运来,唐建国,陈祺,张新明. 中国有色金属学报. 2012(02)
[7]Al-5Ti-1B合金线对纯铝的晶粒细化作用[J]. 张彩锦,郑开宏,王顺成,戚文军,车晓舟. 特种铸造及有色合金. 2012(01)
[8]2026铝合金热压缩变形流变应力行为[J]. 吴文祥,韩逸,钟皓,乐永康,张辉. 中国有色金属学报. 2009(08)
[9]Al-Ti-C和Al-Ti-B线杆对铝合金扁铸锭晶粒度的影响[J]. 胡永杰,钟均勇,张玉良. 轻合金加工技术. 2007(10)
[10]Al-Ti-B和Al-Ti-C对变形铝合金8011晶粒细化及力学性能的影响[J]. 赵文军,刘操,夏天东,田亚斌. 有色金属. 2007(01)
博士论文
[1]铝合金中TiB2、TiC界面过渡区（相）的研究[D]. 于丽娜.山东大学 2007
硕士论文
[1]热处理工艺对2026铝合金组织与性能的影响[D]. 吴一凤.中南大学 2014
[2]含Zr铝合金的细化“中毒”现象及其细化新工艺研究[D]. 王淑俊.山东大学 2009
本文编号：3435225
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3435225.html
