电磁搅拌连续铸挤Al-5Ti-1B合金晶粒细化剂的质量评价.pdf

收稿日期‐‐：２０１３１１１８倡基金项目：广东省科技厅产学研结合项目（２００９Ａ０８０２０５００４，２０１２Ｂ０９０６０００５１）作者简介：王顺成‐（１９７６），男，湖南宜章人，高级工程师，博士．第８卷第１期材料研究与应用Ｖｏ１．８，Ｎｏ．１２０１４年３月ＭＡＴＥＲＩＡＬＳＲＥＳＥＡＲＣＨＡＮＤＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＭａｒ．２０１４文章编号‐‐‐：１６７３９９８１（２０１４）０１００１９０７电磁搅拌连续铸挤Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金晶粒细化剂的质量评价倡王顺成１，戚文军１，郑开宏１，李建湘２，宁长维３１．广东省工业技术研究院（广州有色金属研究院）金属加工与成型技术研究所，广东广州５１０６５０；２．广东和胜工业铝材股份有限公司，广东中山５２８４６３；３．佛山市南海三湘铝业材料有限公司，广东佛山５２８２２５摘要：采用电磁搅拌连续铸挤技术生产Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金晶粒细化剂，研究了Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金的化学成分、显微组织和晶粒细化效果，并与美国ＫＢＡ、荷兰ＫＢＭ、英国ＬＳＭ公司生产的Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金进行了比较，对电磁搅拌连续铸挤Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金的质量进行了评价．结果表明：电磁搅拌连续铸挤Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金中Ｔｉ和Ｂ元素含量分别为５．０８％和１．０２％．Ｆｅ，Ｓｉ及Ｖ杂质元素含量分别为０．１１％，０．０８７％和０．０１１％；ＴｉＡｌ３相呈块状，平均尺寸为１５．７μｍ，而ＴｉＢ２粒子呈颗粒状均匀分布于α‐Ａｌ基体，平均尺寸为０．７４μｍ；添加０．２％的Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金，可使纯铝晶粒平均尺寸从２８００μｍ细化到６８μｍ．比较结果表明：电磁搅拌连续铸挤Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金的元素含量更稳定、杂质元素含量更低，ＴｉＡｌ３相和ＴｉＢ２粒子更细小均匀，对铝晶粒的细化能力更强．关键词：晶粒细化剂；Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金；电磁搅拌；连续铸挤；晶粒细化能力中图分类号：ＴＧ１４６．２文献标识码：Ａ晶粒细化可改善铝及铝合金的加工性能，提高铝材的质量与性能．Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金是目前铝加工企业最常用的晶粒细化剂，全世界约有７５％的铝加工材和铸造铝产品在铸造过程中需要添加Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金［１］．随着我国铝箔、易拉罐料及ＰＳ版基等高端铝材产品的发展［２］，对高品质Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金的需求量越来越大，对其质量要求也越来越高．既要求Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金具有优异的晶粒细化能力，还要求Ｆｅ，Ｓｉ和Ｖ等杂质元素含量低，以及ＴｉＡｌ３相和ＴｉＢ２粒子的尺寸细小和分布均匀．高品质Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金的生产难度较大，目前仅有美国的ＫＢＡ、荷兰的ＫＢＭ和英国的ＬＳＭ等少数公司能够生产［３］．生产方法是先采用氟盐铝热反应法制备Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金熔体［４］，然后再通过连铸连轧或连续挤压得到Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金线［５］．广东省工业技术研究院（广州有色金属研究院）金属加工与成型技术研究所经过多年的研究，开发出了Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金的电磁搅拌连续铸挤成形技术．该技术利用中频感应电炉采用氟盐铝热反应法制备Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金熔体，然后通过电磁搅拌中间包对Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金熔体进行电磁搅拌［６］，最后再连续铸挤成Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金线．连续铸挤是集金属液态连续铸造和连续挤压为一体的成形技术，该技术具有生产工艺流程短及高效节能等显著优点［７］．本文采用电磁搅拌连续铸挤法生产Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金，对其化学成分、显微组织和晶粒细化效果进行了研究，并与美国ＫＢＡ、荷兰ＫＢＭ、英国ＬＳＭ公司生产的Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金进行了比较，以及对电磁搅拌连续铸挤法生产的Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金的质量进行了评价．１实验部分１．１材料与方法实验材料为工业纯铝（ｗ（Ａｌ）＝９９．７％）、纯度为９８％的Ｋ２ＴｉＦ６和ＫＢＦ４粉末．在中频感应电炉内加热熔化工业纯铝，过热至℃８５０后将Ｋ２ＴｉＦ６和ＫＢＦ４混合粉末加入炉内进行铝热反应，待反应完成后进行精炼和扒渣，然后将熔体转移至电磁搅拌定量浇注中间包并保温至７８０℃，同时进行电磁搅拌，最后连续铸挤成直径为９．５ｍｍ的Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金线．实验设备为５０ｋｇ中频感应电炉、电磁搅拌定量浇注中间包、ＤＺＪ‐３５０型连续铸挤机、合金线冷却槽和卷曲机．电磁搅拌连续铸挤Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金的工艺流程如图１所示．图１电磁搅拌连续铸挤Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金的工艺流程示意图Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎｏｆｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎｇａｎｄｅｘ‐ｔｒｕｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｗｉｔｈｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｔｉｒｒｉｎｇｆｏｒＡｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂｇｒａｉｎｒｅｆｉｎｅｒ对电磁搅拌连续铸挤Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金进行取样，在ＪＹ‐ＵＬＴＩＭＡ２型等离子体发射光谱仪上进行化学成分分析，在Ｄ／ＭＡＸ‐ＲＣ型Ｘ射线衍射仪上进行合金物相组成分析．试样经磨制、抛光和腐蚀后，在ＮＡＮＯ４３０型场发射扫描电镜上进行组织观察，并测量ＴｉＡｌ３相和ＴｉＢ２粒子的尺寸．为了进行比较，对美国ＫＢＡ、荷兰ＫＢＭ、英国ＬＳＭ公司生产的Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金也进行同样的分析检测．１．２晶粒细化晶粒细化对象为工业纯铝，实验设备为７．５ｋＷ井式电阻炉和石墨坩埚．将工业纯铝置于坩埚炉内加热至熔化，过热至℃７２０后进行精炼和扒渣，然后分别加入质量分数为０．２％的电磁搅拌连续铸挤Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金和美国ＫＢＡ、荷兰ＫＢＭ、英国ＬＳＭ公司生产的Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金，待搅拌均匀并静止２ｍｉｎ后，浇注到置于耐火砖上外径７５ｍｍ、高２５ｍｍ、壁厚５ｍｍ的环状钢模［８］内，铸造成直径６５ｍｍ、高２５ｍｍ的铝锭试样．沿铝锭试样高度中间部位锯开，经磨制、抛光并用混合酸溶液（ＨＣｌ为７０ｍＬ，ＨＮＯ３为２５ｍＬ，ＨＦ为５ｍＬ）腐蚀后，直接观察铝锭试样的宏观晶粒组织，采用截线法测量晶粒的平均直径．２结果与分析２．１Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金的化学成分Ｔｉ和Ｂ元素含量稳定是保证Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金的冶金质量和晶粒细化效果的基础，也是对高品质Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金的基本要求．为了避免加入Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金后对铝熔体造成二次污染而影响铝材的质量和性能，生产高端铝材产品时对Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金的纯净度要求较高，其中Ｆｅ，Ｓｉ和Ｖ等杂质元素的含量越低越好．电磁搅拌连续铸挤Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金以及美国ＫＢＡ、荷兰ＫＢＭ、英国ＬＳＭ公司生产的Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金的化学成分列于表１．由表１可知，电磁搅拌连续铸挤Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金中的Ｔｉ和Ｂ元素含量分别为５．０８％和１．０２％．多批次Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金的化学成分检测结果表明，合金中Ｔｉ和Ｂ元素的含量均较为稳定．由表１还可知，电磁搅拌连续铸挤Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金中的Ｆｅ，Ｓｉ及Ｖ杂质元素含量分别为０．１１％，０．０８７％和０．０１１％，整体上杂质元素的含量比美国ＫＢＡ、荷兰ＫＢＭ、英国ＬＳＭ公司生产的Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金的低，表明电磁搅拌连续铸挤Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金具有较高的纯净度．表１Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金的化学成分Ｔａｂｌｅ１ＣｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓｏｆＡｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂｇｒａｉｎｒｅｆｉｎｅｒｗ／％合金来源ＴｉＢＦｅＳｉＶ电磁搅拌连续铸挤５．０８１．０２０．１１０．０８７０．０１１美国ＫＢＡ公司４．９７１．０８０．１４０．１０５０．０９９荷兰ＫＢＭ公司４．５１０．９５０．１４０．０９７０．０８７英国ＬＳＭ公司５．１５０．９７０．１２０．０９６０．０６０为了提高电磁搅拌连续铸挤Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金中Ｔｉ和Ｂ元素的反应收得率和含量的稳定性，本文采用中频感应电炉氟盐铝热反应法制备Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金熔体，利用中频感应电炉对熔体的电磁搅拌作用，使粉末Ｋ２ＴｉＦ６和ＫＢＦ４与铝液的反应更加充分彻底，提高Ｔｉ和Ｂ元素的反应收得率．图２为电磁搅０２材料研究与应用２０１４拌连续铸挤Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金的Ｘ射线衍射谱图．从图２可见，Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金由α‐Ａｌ，ＴｉＡｌ３和ＴｉＢ２三相组成，未见其它化合物存在，表明Ｋ２ＴｉＦ６和ＫＢＦ４与铝液已充分反应生成了ＴｉＡｌ３和ＴｉＢ２．图２电磁搅拌连续铸挤Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金的Ｘ射线衍射谱图Ｆｉｇ．２ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｏｆＡｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂｇｒａｉｎｒｅｆｉｎｅｒｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎｇａｎｄｅｘｔｒｕｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｗｉｔｈｅｌｅｃ‐ｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｔｉｒｒｉｎｇ由于ＴｉＢ２粒子的密度（４．５２ｇ／ｃｍ３）较大且数量巨大，因此易发生团聚和沉淀．为了防止ＴｉＢ２粒子的沉淀而导致Ｔｉ和Ｂ元素含量的下降，在中间包对Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金熔体进行电磁搅拌，使熔体进行前后和上下的往返运动，阻止ＴｉＢ２粒子的团聚和沉淀，从而保证Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金中Ｔｉ和Ｂ元素含量的稳定．为了降低Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金中Ｆｅ，Ｓｉ及Ｖ等杂质元素的含量，提高合金的纯净度，首先采用较高纯度的Ｋ２ＴｉＦ６和ＫＢＦ４作为原材料．其次是用钛合金的熔炼工具，防止熔炼工具与熔体接触而引入Ｆｅ，Ｓｉ及Ｖ等杂质元素，以及加强对Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金熔体的精炼和除杂．２．２Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金的显微组织ＴｉＡｌ３相和ＴｉＢ２粒子的大小和分布状态，对Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金的晶粒细化能力以及最终铝材的质量都有很大地影响．ＴｉＡｌ３相和ＴｉＢ２粒子的尺寸越细小、分布越均匀，Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金的晶粒细化能力越强．而粗大的ＴｉＡｌ３相和ＴｉＢ２粒子则会降低Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金的晶粒细化能力，若ＴｉＢ２粒子形成团聚块会加速ＴｉＢ２粒子在铝熔体中的沉淀速度，从而加速Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金晶粒细化能力的衰退．另外，如果ＴｉＢ２粒子形成粗大的团聚块，还会导致铝箔、易拉罐料、高档ＰＳ版基等高端铝材表面产生针孔、撕裂、划伤等缺陷，影响铝材表面的质量．表２为Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金中ＴｉＡｌ３相和ＴｉＢ２粒子的平均尺寸．图３为电磁搅拌连续铸挤Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金以及美国ＫＢＡ、荷兰ＫＢＭ、英国ＬＳＭ公司生产的Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金的显微组织．从图３和表２可知：电磁搅拌连续铸挤Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金中ＴｉＡｌ３相呈块状，平均尺寸为１５．７μｍ．ＴｉＢ２粒子呈细小的颗粒状均匀分布于α‐Ａｌ基体中，平均尺寸为０．７４μｍ；美国ＫＢＡ和荷兰ＫＢＭ公司生产的Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金中ＴｉＡｌ３相尺寸较大，ＴｉＢ２粒子的团聚现象较为明显，而英国ＬＳＭ公司生产的Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金中ＴｉＡｌ３相和ＴｉＢ２粒子的尺寸最大，且ＴｉＢ２粒子的团聚现象非常严重．通过比较发现，电磁搅拌连续铸挤Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金中的ＴｉＡｌ３相和ＴｉＢ２粒子的平均尺寸更小、分布也更均匀．表２Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金中ＴｉＡｌ３相和ＴｉＢ２粒子的平均尺寸Ｔａｂｌｅ２ＡｖｅｒａｇｅｓｉｚｅｏｆＴｉＡｌ３ａｎｄＴｉＢ２ｉｎＡｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂｇｒａｉｎｒｅ‐ｆｉｎｅｒ合金来源平均尺寸／μｍＴｉＡｌ３ＴｉＢ２电磁搅拌连续铸挤１５．７０．７４美国ＫＢＡ公司２６．４０．７５荷兰ＫＢＭ公司２９．９０．７８英国ＬＳＭ公司３５．６１．０９电磁搅拌连续铸挤Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金中ＴｉＡｌ３相和ＴｉＢ２粒子的尺寸更加细小、分布更加均匀，主要得益于以下两个方面：一是采用了中间包电磁搅拌技术，通过在中间包对Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金进行电磁搅拌，使熔体进行前后和上下的往返运动，阻止ＴｉＢ２粒子的团聚和沉淀，使ＴｉＢ２粒子在熔体中分布均匀；二是得益于连续铸挤技术的特殊凝固成形．１２第８卷第１期王顺成，等：电磁搅拌连续铸挤Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金晶粒细化剂的质量评价图３Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金晶粒细化剂的显微组织（ａ１）和（ａ２）电磁搅拌连续铸挤；（ｂ１）和（ｂ２）美国ＫＢＡ公司；（ｃ１）和（ｃ２）荷兰ＫＢＭ公司；（ｄ１）和（ｄ２）英国ＬＳＭ公司Ｆｉｇ．３ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＡｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂｇｒａｉｎｒｅｆｉｎｅｒ（ａ１）ａｎｄ（ａ２）ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎｇａｎｄｅｘｔｒｕｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｗｉｔｈｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｔｉｒｒｉｎｇ；（ｂ１）ａｎｄ（ｂ２）ＡｍｅｒｉｃａＫＢＡｃｏｍｐａｎｙ；（ｃ１）ａｎｄ（ｃ２）ＨｏｌｌａｎｄＫＢＭｃｏｍｐａｎｙ；（ｄ１）ａｎｄ（ｄ２）ＢｒｉｔｉｓｈＬＳＭｃｏｍｐａｎｙ２２材料研究与应用２０１４图４为Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金连续铸挤凝固与成形过程的示意图．经电磁搅拌后的Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金熔体通过导流槽定量浇入铸挤机中由铸挤轮和铸挤靴形成的型腔内，在轮－靴型腔内Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金依次经历了动态凝固形核、半固态剪切搅拌［９］和剧塑性变形［１０］三个阶段．在轮－靴型腔入口段，熔体不断在旋转铸挤轮表面和静止铸挤靴表面凝固形核，从而增加了合金凝固结晶的晶核数量；在轮－靴型腔中间段，熔体冷却转变为半固态合金浆料，在旋转铸挤轮的作用下，半固态合金浆料受到强烈剪切搅拌作用，晶粒被破碎细化；在轮－靴型腔出口段，已完全凝固的合金条（断面为１５ｍｍ×１５ｍｍ）在经历９０°转角后被挤出模孔，成形为直径９．５ｍｍ的Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金线．动态凝固形核、强烈的半固态剪切搅拌和大挤压比及９０°转角的剧烈塑性变形，可显著破碎细化ＴｉＡｌ３相和ＴｉＢ２粒子，使ＴｉＡｌ３相和ＴｉＢ２粒子更加均匀地分布于α‐Ａｌ基体中，最终使电磁搅拌连续铸挤Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金的ＴｉＡｌ３相和ＴｉＢ２粒子的尺寸更细小、分布更均匀．图４Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金连续铸挤凝固与成形过程示意图Ｆｉｇ．４ＳｃｈｅｍａｔｉｃｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎｏｆＡｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂｇｒａｉｎｒｅｆｉｎｅｒｓｏ‐ｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｆｏｒｍｉｎｇｄｕｒｉｎｇｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎｇａｎｄｅｘｔｒｕｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ２．３Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金的晶粒细化能力图５为未添加Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金时纯铝的铸态组织．从图５可见，未添加Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金时，纯铝铸态组织中柱状晶发达，受钢模激冷作用，在距离试样表层约５ｍｍ的区域内为细小的柱状晶，在距试样中心约１０ｍｍ的区域内为粗大等轴晶，其余均为粗大的柱状晶，晶粒平均尺寸达到２８００μｍ．图５未添加Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金的纯铝的铸态组织Ｆｉｇ．５ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｃａｓｔｉｎｇｐｕｒｅＡｌｗｉｔｈｏｕｔａｄｄｉｎｇＡｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂｇｒａｉｎｒｅｆｉｎｅｒ图６为分别添加０．２％的电磁搅拌连续铸挤Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金、美国ＫＢＡ、荷兰ＫＢＭ和英国ＬＳＭ公司生产的Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金后纯铝的铸态组织．从图６可见，添加Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金后，纯铝的铸态组织均从粗大的柱状晶转变为细小的等轴晶，晶粒平均尺寸分别为６８μｍ，１４６μｍ，１３５μｍ和１８７μｍ．比较后发现，添加电磁搅拌连续铸挤Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金后纯铝的晶粒平均尺寸最小，表明电磁搅拌连续铸挤Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金的晶粒细化能力最强．根据Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金对铝晶粒的细化机理［１１］，当Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金加入铝熔体后，ＴｉＢ２粒子不熔解而直接分散进入铝熔体中，而ＴｉＡｌ３相将逐渐熔解于铝熔体中且释放出Ｔｉ原子，Ｔｉ原子再逐渐在ＴｉＢ２粒子表面上偏聚形成ＴｉＡｌ３包覆层．在铝熔体凝固结晶过程中，ＴｉＢ２粒子及其表面的ＴｉＡｌ３包覆层与铝熔体发生包晶反应形成α‐Ａｌ晶粒，即ＴｉＢ２粒子在铝晶粒细化中扮演了异质形核核心的作用．由于电磁搅拌连续铸挤使Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金中的ＴｉＡｌ３相和ＴｉＢ２粒子的尺寸更细小、分布更均匀，当Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金加入铝熔体中后，ＴｉＡｌ３相更易熔解于铝熔体中且释放出游离Ｔｉ原子，而ＴｉＢ２粒子也能更快、更均匀地分散于铝熔体中，从而起到异质形核核心的作用，使电磁搅拌连续铸挤Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金的晶粒细化能力更强．３２第８卷第１期王顺成，等：电磁搅拌连续铸挤Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金晶粒细化剂的质量评价图６添加Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金后纯铝的铸态组织（ａ）电磁搅拌连续铸挤；（ｂ）美国ＫＢＡ公司；（ｃ）荷兰ＫＢＭ公司；（ｄ）英国ＬＳＭ公司Ｆｉｇ．６ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｃａｓｔｉｎｇｐｕｒｅＡｌｗｉｔｈａｄｄｉｎｇＡｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂｇｒａｉｎｒｅｆｉｎｅｒ（ａ）ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎｇａｎｄｅｘｔｒｕｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｗｉｔｈｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｔｉｒｒｉｎｇ；（ｂ）ＡｍｅｒｉｃａＫＢＡｃｏｍｐａｎｙ；（ｃ）ＨｏｌｌａｎｄＫＢＭｃｏｍｐａｎｙ；（ｄ）ＢｒｉｔｉｓｈＬＳＭｃｏｍｐａｎｙ３结论（１）电磁搅拌连续铸挤Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金中Ｔｉ和Ｂ元素含量稳定，分别为５．０８％和１．０２％．Ｆｅ，Ｓｉ及Ｖ杂质元素含量低，分别为０．１１％，０．０８７％和０．０１１％．（２）电磁搅拌连续铸挤Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金中ＴｉＡｌ３相和ＴｉＢ２粒子细小均匀，ＴｉＡｌ３相呈块状，平均尺寸为１５．７μｍ．ＴｉＢ２粒子呈颗粒状均匀分布于α‐Ａｌ基体中，平均尺寸为０．７４μｍ．（３）电磁搅拌连续铸挤Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金具有优异的晶粒细化能力，添加０．２％的Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金，可使纯铝晶粒平均尺寸从２８００μｍ细化到６８μｍ．参考文献：［１］马世光，熊慧，王祝堂．回顾与展望全球铝产品产量及对晶粒细化剂的需求［Ｊ］．轻合金加工技术，２０１１，３９（１０）：‐１９．［２］饶竹贵，杨钢，孙力军，等．Ａｌ５Ｔｉ１Ｂ晶粒细化剂对超薄铝箔质量的影响［Ｊ］．热加工工艺‐，２０１２，４１（１９）：６１６３．［３］李晓敏．浅析铝钛硼晶粒细化剂市场［Ｊ］．世界有色金属‐，２０１２（８）：５６５７．［４］张苏，杨钢，易健宏，等．Ａｌ‐Ｔｉ‐Ｂ中间合金的制备方法研究进展［Ｊ］．新技术新工艺‐，２０１２（１２）：８３８７．［５］王振卿，刘相法，边秀房．Ａｌ‐Ｔｉ‐Ｂ线材加工方法比较［Ｊ］．铸造‐，２０００，１４９（１４）：２３１２３３．［６］石路，王顺成，孙小平，等．电磁旋转搅拌定量浇注装置：中国，ＺＬ２０１０２０６６５６２０．４［Ｐ‐‐］．２０１００８１７．［７］曹富荣，温景林．金属连续铸挤技术研究进展与发展趋势［Ｊ］．中国材料进展‐，２０１３，３２（５）：２８３２９１．［８］陈学敏，刘超文，张新明，等．ＹＳ／Ｔ‐４４７．１２０１１铝及铝合金晶粒细化用合金线材：铝－钛－硼合金线材［Ｓ］．北京：中华人民共和国工业和信息化部，２０１１．［９］ＷＡＮＧＳｈｕｎｃｈｅｎｇ，ＣＡＯＦｕｒｏｎｇ，ＧＵＡＮＲｅｎｇｕｏ，ｅｔａｌ．４２材料研究与应用２０１４Ｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆｎｏｎ‐ｄｅｎｄｒｉｔｉｃｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆｓｅｍｉ‐ｓｏｌｉｄＡ２０１７ａｌｌｏｙｐｒｅｐａｒｅｄｂｙＳＣＲｐｒｏｃｅｓｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００６，２２‐（２）：１９５１９９．［１０］陈彦博，赵晶磊，李英龙，等．连续ＥＣＡＰ技术制备超细晶铝［Ｊ］．中国有色金属学报，２００６，１６（１２）：‐２０５４２０５９．［１１］戚文军，王顺成，陈学敏，等．Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金合金的有效形核相与晶粒细化机制［Ｊ］．稀有金属，２０１３，３７（２）：‐１７９１８５．ＱｕａｌｉｔｙｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆＡｌ‐５Ｔｉ‐１ＢｇｒａｉｎｒｅｆｉｎｅｒｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎｇａｎｄｅｘｔｒｕｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｗｉｔｈｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｔｉｒｒｉｎｇＷＡＮＧＳｈｕｎｃｈｅｎｇ１，ＱＩＷｅｎｊｕｎ１，ＺＨＥＮＧＫａｉｈｏｎｇ１，ＬＩＪｉａｎｘｉａｎｇ２，ＮＩＮＧＣｈａｎｇｗｅｉ３１．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｅｔａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄＦｏｒｍｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＧｕａｎｇｄｏｎｇＧｅｎｅｒａｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｆｏｒＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＧｕａｎｇｚｈｏｕＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＮｏｎｆｅｒｒｏｕｓＭｅｔａｌｓ），Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６５０，Ｃｈｉｎａ；２．ＧｕａｎｇｄｏｎｇＨｏｓｈｉｏｎＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＡｌｕｍｉｎｕｍＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｚｈｏｎｇｓｈａｎ５２８４６３，Ｃｈｉｎａ；３．ＦｏｓｈａｎＮａｎｈａｉＳａｎｘｉａｎｇＡｌｕｍｉｎｕｍＩｎｄｕｓ‐ｔｒｙＭａｔｅｒｉａｌｓＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｆｏｓｈａｎ５２８２２５，ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅＡｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂｇｒａｉｎｒｅｆｉｎｅｒｗａｓｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎｇａｎｄｅｘｔｒｕｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｗｉｔｈｅｌｅｃ‐ｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｔｉｒｒｉｎｇ．Ｔｈｅｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ，ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｇｒａｉｎｒｅｆｉｎｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆＡｌ‐５Ｔｉ‐１ＢｇｒａｉｎｒｅｆｉｎｅｒｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄａｎｄｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈａｔｏｆＡｌ‐５Ｔｉ‐１ＢｇｒａｉｎｒｅｆｉｎｅｒｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙＫＢＡ，ＫＢＭａｎｄＬＳＭ．ＴｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆＡｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂｇｒａｉｎｒｅｆｉｎｅｒｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎｇａｎｄｅｘｔｒｕｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｗｉｔｈｅ‐ｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｔｉｒｒｉｎｇｗａｓｅｖａｌｕａｔｅｄ．ＲｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆａｌｌｏｙｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔｓＴｉａｎｄＢａｒｅ５．０８％ａｎｄ１．０２％，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．ＴｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｉｍｐｕｒｉｔｙｅｌｅｍｅｎｔｓＦｅ，ＳｉａｎｄＶａｒｅ０．１１％，０．０８７％ａｎｄ０．０１１％，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．ＴｈｅａｖｅｒａｇｅｓｉｚｅｏｆｆｉｎｅＴｉＡｌ３ｐｈａｓｅｗｉｔｈｓｑｕａｒｅｓｈａｐｅｉｓ１５．７μｍ．ＴｈｅａｖｅｒａｇｅｓｉｚｅｏｆｆｉｎｅＴｉＢ２ｐａｒｔｉｃｌｅｓｕｎｉｆｏｒｍｌｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｉｎｔｈｅα‐Ａｌｉｓ０．７４μｍ．ＴｈｅｇｒａｉｎｓａｖｅｒａｇｅｓｉｚｅｏｆｐｕｒｅＡｌｗｉｔｈａｄｄｉｎｇ０．２％Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂｇｒａｉｎｒｅｆｉｎｅｒｃａｎｂｅｒｅｆｉｎｅｄｆｒｏｍ２８００μｍｔｏ６８μｍ．Ｔｈｅｃｏｍｐａｒｅｄｒｅｓｕｌｔｓｉｎ‐ｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅＡｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂｇｒａｉｎｒｅｆｉｎｅｒｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎｇａｎｄｅｘｔｒｕｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｗｉｔｈｅｌｅｃｔｒｏ‐ｍａｇｎｅｔｉｃｓｔｉｒｒｉｎｇｈａｖｅｍａｎｙａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ｆｏｒｅｘａｍｐｌｅｓ，ｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆＴｉａｎｄＢｉｓｍｕｃｈｍｏｒｅｓｔａｂｌｅ，ｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｉｍｐｕｒｉｔｙｅｌｅｍｅｎｔｓｉｓｌｏｗｅｒ，ｔｈｅＴｉＡｌ３ｐｈａｓｅｓａｎｄＴｉＢ２ｐａｒｔｉｃｌｅｓａｒｅｆｉｎｅｒａｎｄｕｎｉｆｏｒｍａｎｄｔｈｅｇｒａｉｎｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔａｂｉｌｉｔｙｉｓｓｔｒｏｎｇｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｒａｉｎｒｅｆｉｎｅｒ；Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ；ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｔｉｒｒｉｎｇ；ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎｇａｎｄｅｘｔｒｕｓｉｏｎ；ｇｒａｉｎｒｅ‐ｆｉｎｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ５２第８卷第１期王顺成，等：电磁搅拌连续铸挤Ａｌ‐５Ｔｉ‐１Ｂ合金晶粒细化剂的质量评价