金属所赵九洲研究员：新方法！瞬时原位纳米粒子高效细化铝合金 全球报资讯
特铸杂志
2023-04-23 23:06:40
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导读： 文章报告了一种通过瞬时原位形成大量的具有集中尺寸分布的纳米颗粒来有效细化晶粒的方法。采用该方法对Al-Zn-Mg-Cu合金和纯Al进行了原位细化，并与传统的Al熔体中添加Al-Ti-B合金的方法进行比较。结果表明，该方法具有更好的晶粒细化能力，验证了原位细化方法的有效性，且有望推广至钢、Mg、Cu等其他合金体系的高效晶粒细化中。
晶粒细化不仅对减少合金的偏析和热撕裂等铸造缺陷以及改善合金铸件的力学性能至关重要。因此，精细的等轴晶粒组织一直是铝合金铸造行业追求的目标之一，开发新型、高效的铝合金晶粒细化方法具有重要意义。
Al及Al合金凝固过程中的晶粒细化是一个长期的难题。近日，中科院金属研究所的赵九洲研究团队报道了一种通过在熔体中原位瞬间形成大量二硼化钛纳米颗粒来有效细化铝合金晶粒尺寸的方法，不仅增加了熔体中二硼化钛颗粒的数量密度，缩小了其尺寸分布，而且极大地减弱了二硼化钛颗粒的团聚和沉降。相关研究成果以题为“Efficient grain refinement of Al alloys induced by in-situ nanoparticles”发表于期刊《Journal of Materials Science & Technology》。
结果表明，采用该方法不仅增加了潜在的非均相形核位点的数量密度，而且缩小了形核位点的尺寸分布，极大地减弱了形核位点的聚集和沉降。试验结果和数值研究表明，在原位细化过程中，TiB2纳米颗粒在Al熔体中瞬间形成。
与传统的细化处理方法相比，该方法可使α-Al晶粒在形核前的潜在形核位点数量密度更高，尺寸分布宽度更窄，从而提高晶粒细化效率。此外，原位TiB2纳米颗粒生长、粗化和沉降非常缓慢，有助于抑制晶粒细化效率的下降。
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