國產及進口Al-Ti-B細化劑顯微組織對比

趙瑜杰周飛

( 1.河南省實驗中學,河南 鄭州 450002； 2.鄭州大學材料科學與工程學院,河南 鄭州 450002)

·能源與化學工程·

國產及進口Al-Ti-B細化劑顯微組織對比

趙瑜杰11周飛22

( 1.河南省實驗中學,河南 鄭州 450002； 2.鄭州大學材料科學與工程學院,河南 鄭州 450002)

Al一Ti一B細化劑廣泛應用于鋁及其合金的細化,目前在鋁行業中廣泛應用的主要有國產及進口兩類,但進口產品的價格遠高于國內產品。本文利用光學金相顯微鏡對國外進口細化劑及國內某廠國產細化劑的顯微組織進行了分析。結果表明:兩種細化劑中均存在少許夾雜物;國產Al一Ti一B細化劑中塊狀TiAl3相存在少許聚集現象,尺寸大小不太均勻,TiB2相存在輕微的團聚現象;國外Al一Ti一B細化劑中塊狀TiAl3相分布均勻,尺寸相差不大,基本沒有聚集現象;TiB2相的分布也很均勻,聚集現象比國產的輕。

Al一Ti一B;晶粒細化劑;鋁合金;顯微組織

鋁及鋁合金具有密度小,比強度高,耐蝕性好,延展性好及良好的導電、導熱性等一系列優點,在交通運輸業、建筑業、食品包裝業及家電行業得到了廣泛應用,成為用量僅次于鋼鐵的第二大金屬材料［1一3］。鋁合金在鑄造及后續加工過程中都需進行細化處理,而添加Al一Ti一B細化劑是一種方便且廣泛采用的方法［4一5］。目前在鋁行業中廣泛應用的Al一Ti一B細化劑主要有國產及進口兩類,進口產品的價格遠高于國內產品。本文利用光學金相顯微鏡對國外進口細化劑及國內某廠國產細化劑的相組成和顯微組織進行了分析,找出兩者的差距,為國產細化劑的開發提供一定參考。

1 試驗材料和方法

本試驗所用的原料：國外進口細化劑、國內某廠生產的細化劑。

采用光學顯微鏡(OM)分析細化劑的顯微組織。樣品經機械拋光、腐蝕后,根據TiAl3、TiB2兩相的形態、尺寸和分布,進行鑒別。采用0.5%的HF腐蝕。

2 實驗結果與分析

2.1 腐蝕前夾雜物的觀察分析

圖1(a)、(b)分別為腐蝕前國內外兩種細化劑的對比照片。

圖中黑點為夾雜物,兩圖中均有少量雜質,國內的稍多一些,但夾雜方面兩者區別不太明顯。

圖1 腐蝕前金相照片

2.2 腐蝕后金相顯微觀察分析

圖2 細化劑200倍顯微組織對比

圖3 細化劑500倍顯微組織對比

圖4 細化劑1000倍顯微組織對比

Al一Ti一B顯微組織中尺寸較大的塊狀物為TiAl3,細小顆粒狀為TiB2粒子［6］。鋁合金細化劑的國家標準規定［7］：細化劑中單個質點直徑≦2μm的應該在90%以上；TiAl3相應成塊狀或桿狀,分布大致均勻,平均尺寸應為30μm×50μm。

圖2(a)、圖3(a)和圖4(a)為國產及進口細化劑不同放大倍數的顯微組織照片。可以看出,國產Al一Ti一B細化劑產品中,TiB2顆粒分布大致均勻,但存在一些輕微的顆粒團聚現象,90%以上TiB2顆粒直徑約為1～2μm。塊狀TiAl3尺寸大小相差比較大,圖3(a)發現少許塊狀TiAl3存在聚集現象,大部分TiAl3尺寸為20μm×40μm,符合國家標準。

圖2(b)、圖3(b)和圖4(b)為國外進口Al一Ti一B細化劑的顯微組織照片。從中可以看出,在國外Al一Ti一B細化劑產品中,TiAl3尺寸大小比較均勻,分布也很均勻,聚集現象比國產的輕,絕大部分尺寸為15μm×30μm,符合國家標準；TiB2顆粒分布也比較均勻,聚集現象也比國產的輕,很少有直徑大于2μm的大顆粒,顆粒大小與國產相差不大。

3 結論

3.1 兩種細化劑合金中均存在少許夾雜物,但大小和數量相差不大,國內的稍略多一些。

3.2 國產Al一Ti一B細化劑產品中塊狀TiAl3相分布較為均勻,存在少許聚集現象,尺寸大小符合國家標準,但該相的尺寸大小不太均勻；TiB2相的分布均勻,存在輕微的團聚現象,顆粒直徑符合國家標準。

3.3 國外Al一Ti一B細化劑產品中塊狀TiAl3相分布均勻,且尺寸相差不大,尺寸大小略小于國產,基本沒有聚集現象；TiB2相的分布也很均勻,聚集現象也比國產的輕,顆粒直徑與國產相差不大。

［1］李苗.Al一Ti一C一RE細化劑的低溫綠色制備及其細化行為研究［D］.鄭州大學,2011.

［2］孫啟宴.Al一3Ti一0.2C一5Sr銘合金細化劑的電磁攪拌及細化性能研究［D］.鄭州大學,2014.

［3］舒華記,司乃湖,孫少純,等.A1Ti581對亞共晶銘硅合金的組織和性能的影響［J］.鑄造,2011,60(2):1122一1125

［4］朱正鋒,蘭嘩峰.銘及合金晶粒細化研究現狀及發展趨勢［J］.鑄造設備研究,2004(2):51～54

［5］李純遲,蔣顯全,何健,等.銘合金晶粒細化劑的發展趨勢［J］.輕合金加工技術,2006,34(5):14～16

［6］張作貴,劉相法,邊秀房.A1一Ti一B中間合金的遺傳性研究與推廣應用［J］.鑄造,2000,49(10):758～760

［7］國家經濟貿易委員會.YS/T 447.1一2002銘及銘合金晶粒細化劑［S］.北京:2003.

Microstructure ComParison of Domestic and ImPorted Al-Ti-B Grain Refiner

Zhao Yujie1Zhou Fei2
(1.Henan Experimental High School,Zhengzhou Henan 450002；2.School of Materials Science Engineering,Zhengzhou University,Zhengzhou Henan 450002)

Al一Ti一B grain refiner is widely used in the refining of aluminum and its alloys.So far,Al一Ti一B grain refiner widely used in the aluminum industry can be mainly divided into domestic and imported ones.The price of imported products is much higher than that of domestic products.By using optical microscope,this paperanalyzed the microstructures of imported grain refiner and the domestic ones in a certain plant.The results showed that:both two refiners existed with little inclusion.The TiAl3phases in domestic Al一Ti一B grain refiner existed with little gathered phenomenon with various sizes;TiB2phases existed with minor reunion phenomenon.The TiAl3phases in imported Al一Ti一B grain refiner were distributed evenly.The phases almost had the same size and the reunion phenomenonwas not obvious.The distribution of TiB2phase was also uniform,and dadless reunion phenomenon than the phases in domestic products.

Al一Ti一B；grain refiner；aluminum alloy；microstructure

TG146.2

A

1003一5168(2015)07一0135一3

2015一6一15

趙瑜杰(1999.4一),男,高中,研究方向:材料科學。