第３０巷第４期 ２０１４年８月 ＨＵＮＡＮ ＮＯＮＦＥＲＲＯＵＳ ＭＥＴＡＬＳ 湖南有色金属 ４９ ７０５０铝合金晶粒细化剂的选择和应用 袁冰梅 （广西南南铝加工有限公司，广西南宁５３００３１） 摘—要：ｚｒ元素对Ａｌ—Ｔｉ—Ｂ中间合金有严重的“毒化”作用，因此，在生产７０５０等含ｚｒ的Ａｌ—ｚｎ Ｍｇ—ｃｕ系超高强度铝合金时不宜使用Ａｌ—Ｔｉ—Ｂ中间合金细化晶粒。Ａｌ—Ｔｉ—Ｃ有效地改善了 Ａｌ—Ｔｉ—Ｂ的缺点，降低偏聚倾向，对“中毒”起抑制或免疫作用。生产７０５０铝合金铸锭时，控制ｚｒ 含量小于０．１２％，将铝熔体温度控制在７３０℃以下，使用Ａ１—３Ｔｉ一０．１５Ｃ中间合金细化晶粒不会 产生细化“中毒”，有很好的细化效果。 关键词：７０５０铝合金；高强度；晶粒细化剂；“毒化”作用 中图分类号：ＴＧＩ４６．２１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３—５５４０（２０１４）０４—００４９—０３ ７０５０铝合金属于Ａｌ—Ｚｎ—Ｍｇ—Ｃｕ系超高强度 铝合金，具有高的抗拉强度和屈强比，综合性能优 异，广泛应用于航空航天领域，成为该领域重要的结 失，出现大晶粒或形成不均匀组织。这种由于其它 元素的影响而出现的细化效果衰退现象被称为细化 “中毒”ｌ３］。为了尽可能避免或减小Ｚｒ的“毒化”作 用，生产７０５０铝合金铸锭时不宜使用Ａｌ—Ｔｉ—Ｂ中 间合金作细化晶粒剂。 构材料 。随着航空航天工业的科技发展，要求铝 合金材料具有更高的强度和韧性。晶粒细化是控制 材料组织，改善材料性能的一个重要手段。通过晶 粒细化，不仅使初晶ｏｄ—Ａ１由粗大树枝晶变为细小 １ Ａｌ—Ｔｉ—Ｂ中间合金晶粒细化剂存 在的问题 虽然Ａｌ—ｒｒｉ—Ｂ晶粒细化剂具有很好的晶粒细 等轴晶，而且还起到以下作用：改善合金的补缩能 力，使组织致密；使二次枝晶细小，第二相分布均匀， 有利于抑制或减轻宏观偏析、羽毛状晶、浮游晶和粗 大金属间化合物的生成；减少针孔的尺寸和数量，使 其分布更加均匀弥散；消除铝合金表面缺陷和热轧 缺陷，克服热裂缺陷和产生倾向，减少裂纹，改善和 提高铸锭的塑性加工变形能力及提高产品的内在质 化能力，是目前使用最多的铝合金用晶粒细化剂。 但实际应用中仍存在一些问题：（１）Ａ１一Ｔｉ—Ｂ中 ＴｉＢ，尺寸较大（０．５～３ ｔｘｍ），在铝熔体易聚集成 团 ］，引起细化效果减弱；（２）在线连续添加时易堵 塞过滤板；（３）中间合金中的ＴｉＢ：颗粒硬度高，在后 续的压力加工中易产生缺陷，如会使板材表面产生 划痕或条纹，加工成铝箔后出现缩孔和针孔，并且会 损伤轧辊表面；（４）Ｚｒ会对Ａｌ—Ｔｉ—Ｂ晶粒细化剂产 生“毒化”作用，使细化效果衰退甚至消失。国内对 量等 Ｊ。因此强化熔铸过程中的晶粒细化处理，是 控制铸锭组织，获得优质铝材加工坯料，改善铝合金 冶金质量的重要途径。在生产实践中，通常是在铸 造时在线连续向铝熔体中添加中间合金晶粒细化剂 进行晶粒细化，这也是目前效果最好，最实用的晶粒 细化方法。 经过０．２％Ａ１—５Ｔｉ一１Ｂ中间合金细化处理后的工 业纯铝中加入Ｚｒ元素后晶粒尺寸的变化做的研究 表明 ］，加入ｚｒ元素后铸锭组织明显粗化，且随着 Ｚｒ含量的增加粗化作用明显增加，当Ｚｒ含量大于 含有ｚｒ元素的Ａｌ—Ｚｎ—Ｍｇ—Ｃｕ系超高强度铝 合金，如果使用Ａｌ—Ｔｉ—Ｂ细化晶粒，ｚｒ会对晶粒细 化剂产生“毒化”作用，即ｚｒ元素会与ＴｉＢ 反应，使 得Ａｌ—Ｔｉ—Ｂ中间合金的细化能力明显减弱甚至消 作者简介：袁冰梅（１９７２一），女，工程师，主要从事金属压力加工研究 工作。 ０．０６％后，ＡＩ一５Ｔｉ一１Ｂ的细化作用急剧降低，当ｚｒ 含量达到０．１２％时，铸锭组织的晶粒粗化至ｉ ４５０ ｍ左右。提高浇铸温度会进一步加剧Ｚｒ的“毒化” 作用，当浇铸温度提高到８００℃时，０．１２％的ｚｒ将使 第４期 袁冰梅：７０５０铝合金晶粒细化剂的选择和应用 情况下，Ａｌ—Ｔｉ—Ｃ比Ａｌ—Ｔｉ—Ｂ能达到更好的细化 ２．Ａ１一Ｔｉ—Ｃ可有效改善Ａｌ—Ｔｉ—Ｂ的缺点， 降低偏聚倾向，延长细化衰退时间，并对“中毒”起抑 制或免疫作用。 效果。结合生产试验分析结果，７０５０合金中的Ｚｒ对 Ａ１—３Ｔｉ一０．１５Ｃ中问合金没有产生“毒化”作用的 主要原因是： ３．生产７０５０铝合金铸锭时，控制ｚｒ含量小于 １．Ａ１一Ｔｉ—Ｂ晶粒细化剂中的ＴｉＢ，粒子易聚集 成团，而Ａｌ—Ｔｉ—Ｃ晶粒细化剂中的ＴｉＣ颗粒要比 ＴｉＢ 细小得多，不易聚集成团，加入熔体后可以充分 ０．１２％，将铝熔体温度控制在７３０℃以下，使用Ａｌ一 ３Ｔｉ一０．１５Ｃ中间合金细化晶粒不会产生细化“中 毒”，可以铸造出组织均匀，晶粒细小的大规格扁 铸锭。 参考文献： 肖亚庆，谢水生，刘静安，等．铝加工技术实用手册［Ｍ］．北京： 冶金工业出版社，２００４． 扩散。Ａｌ—Ｔｉ—Ｃ有效地改善了Ａｌ—Ｔｉ—Ｂ的缺点， 降低偏聚倾向，延长了细化衰退时间，并对“中毒”起 抑制或免疫作用 Ｊ，因此生产７０５０合金时在线添加 Ａ１—３Ｔｉ～０．１５Ｃ晶粒细化剂取代传统的Ａｌ—Ｔｊ—Ｂ 晶粒细化剂，可以取得更好的晶粒细化效果。 ２．Ｚｒ对晶粒细化剂的“毒化”作用随着熔体温 刘操．ＡＩＴｉＣ、Ａ｜ＴｉＢ晶粒细化剂对变形铝合金的细化效果评定 ［Ｄ］．兰州：兰州理工大学，２００６． 度的提高和ｚｒ含量增加到０．１２％时而急剧增加，因 刘相法，边房秀．铝合金组织细化用中间合金［Ｍ］．长沙：中南 大学出版社，２０１２． ］ｊ此，生产中严格控制熔体温度在７３０℃以下，将Ｚｒ 含量控制在０．１２％以下，避免了Ｚｒ可能对Ａ１—３Ｔｉ ｊ一胥福顺，杜吉灿，李全．铝一钛一硼丝晶粒细化效果研究［Ｊ］． ０．１５Ｃ中间合金产生的“毒化”作用。 轻金属，２０１３，（５）：５５—５７． 王淑俊．含ｚｒ铝合金的细化“中毒”现象及其细化新工艺研究 ［Ｄ］．济南：山东大学，２００９． ４ 结束语 １．Ｚｒ对Ａｌ—Ｔｉ—Ｂ中间合金有严重的“毒化”作 任峻，陶钦贵．用于铝合金晶粒细化的中间合金研究［Ｊ］．铸 造设备研究，２００６，（３）：５１—５３． 用，因此生产７０５０铝合金不宜使用Ａｌ—Ｔｉ—Ｂ作晶 粒细化剂。 收稿日期：２０１４—０６—１２ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｌｌｏｙ Ｇｒａｉｎ Ｒｅｆｉｎｅｒ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ＹＵＡＮ Ｂｉｎｇ—ｍｅｉ （Ｇｕａｎｇｘｉ Ａｌｎａｎ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｎａｎｎｉｎｇ ５３００３ １，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｚｒ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｈａｓ ｓｅｒｉｏｕｓ ｐｏｉｓｏｎｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ Ａ１一Ｔｉ—Ｂ ｍａｓｔｅｒ ａｌｌｏｙ，ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，Ａ１一Ｔｉ—Ｂ ｇｒａｉｎ ｒｅｆｉｎｅｒ ｃａｎ ｎｏｔ ｂｅ ｕｓｅｄ ｉｎ ７０５０ Ａ１一Ｚｎ—Ｍｇ—Ｃｕ ｕｌｔｒａｈｉｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｌｌｏｙ ｗｉｔｈ Ｚｒ ｅｌｅｍｅｎｔｓ．Ａ１一Ｔｉ—Ｃ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ ｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓ ｏｆ Ａ１一Ｔｉ—Ｂ．ａｎｄ ｒｅｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎ ｔｅｎｄｅｎｃｙ ｏｆ ｐｏｉｓｏｎｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｏｒ ｉｍｍｕｎｅ ｓｕｐ－ ｐｒｅｓｓｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ．Ｉｎ ｔｈｅ ７０５０ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｉｎｇｏｔ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ Ｚｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｓ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ０．１２％，ｔｈｅ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｍｅｌｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｂｅｌｏｗ ７３０℃．ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ Ａ１—３Ｔｉ一０．１５Ｃ ｍａｓｔｅｒ ａｌｌｏｙ ｇｒａｉｎｅｒ ｈａｓ ａ ｇｏｏｄ ｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔ ｅｆｆｅｃｔ ｗｉｔｈｏｕｔ ｐｏｉｓｏｎｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：７０５０ ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｌｌｏｙ；ｈｉｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ；ｇｒａｉｎ ｒｅｆｉｎｅｒ；ｐｏｉｓｏｎｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ