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细化单项合金晶粒的方法主要包括添加晶粒细化剂、快速凝固法和等通道转角挤压(ECAP)。下面简要介绍这些方法及其优缺点:
添加晶粒细化剂
优点:
相对简单且经济。
适用范围广,可用于多种铝合金。
缺点:
可能引入杂质。
需要精确控制细化剂添加量,以避免合金过硬化或产生不良影响。
快速凝固法
优点:
晶粒尺寸明显减小。
显微组织细化效果显著。
合金具有较高的固溶度。
可以减小偏析,改善力学性能。
等通道转角挤压(ECAP)
优点:
材料在通过两通道交界处时产生纯剪切变形,获得高应变,从而细化晶粒。
细化处理的基本原理是促进形核,抑制晶粒长大。对晶粒细化剂的基本要求包括含有稳定的异质固相形核颗粒,与固相α-Al间存在良好的晶格匹配关系,细小且高度弥散分布,并且加入的细化剂不能带人任何影响铝合金性能的有害元素或杂质。
例如,在2219合金大直径圆铸锭的晶粒细化方法中,可以采取以下步骤:
1. 加入铝钛合金块或铝钛硼合金块。
2. 控制炉内熔体中的钛含量在0.02%~0.05%之间。
3. 控制炉内熔体温度为750℃~775℃。
4. 控制铸造速度,生产不同规格的铸锭。
5. 铸造过程中,连续均匀地加入铝钛硼合金丝状细化剂。
6. 控制结晶器内中心熔体温度。
通过这些方法,可以有效地细化铝合金晶粒,提高其铸造性能、物理性能、力学性能和加工性能。