文東輝¹，楊孟剛¹，張虎¹，張玉良²　　
（1.  中國(guó)鋁業(yè)貴州分公司電解鋁廠，貴州 貴陽(yáng) 550014；2. 徐州市英發(fā)冶金材料有限公司，江蘇 徐州 221120）

　　摘要：在生產(chǎn)實(shí)踐中研究了AlTiC中間合金對(duì)Al-Mg-Si系合金的組織、性能的影響，從理論上分析了AlTiC的作用機(jī)制。結(jié)果表明，AlTiC對(duì)Al-Mg-Si合金的組織有很好的細(xì)化作用，對(duì)其力學(xué)性能有一定影響。

　　關(guān)鍵詞：鋁合金；AlTiC細(xì)化劑；組織；性能

　　隨著鋁加工業(yè)的發(fā)展，對(duì)鋁合金的組織和性能提出了更高的要求。不少?gòu)S家在鋁合金熔體中加入微量添加劑，如稀土、AlTiB等，以期提高合金的強(qiáng)度。雖然這些添加劑在改善強(qiáng)度方面有一定作用，但使合金的塑性有下降趨勢(shì)。本文研究在大規(guī)模熔鑄生產(chǎn)中，AlTiC晶粒細(xì)化劑對(duì)A1-Mg-Si系合金中的典型合金6063的各項(xiàng)性能的影響，探討AlTiC細(xì)化劑在Al-Mg-Si系合金中工業(yè)性應(yīng)用的可能性。

　　1 AlTiC晶粒細(xì)化劑與AlTiB的比較

　　現(xiàn)有AlTiB晶粒細(xì)化劑中TiB₂粒子的聚集缺陷，使其加入鋁合金中時(shí)仍存在某些質(zhì)量問(wèn)題。例如易使箔材產(chǎn)生針孑L和斷裂，光亮和陽(yáng)極氧化鋁合金薄板易產(chǎn)生條狀缺陷，PS基板易產(chǎn)生表面缺陷，以及飛機(jī)用高強(qiáng)鋁合金厚板和鍛件中的裂紋等問(wèn)題。在含Zr或Cr的鋁合金中Zr或Cr使TlB₂中毒，導(dǎo)致降低細(xì)化效果，亦產(chǎn)生不均勻的晶粒組織^[1]。為了避免這些缺陷，鋁工業(yè)界希望能有一種可接受的取代AlTiB的細(xì)化劑或者低B與無(wú)B的中間合金。含TiC的晶粒細(xì)化劑較少存在與TlB2相關(guān)的缺陷。TiC粒子聚集傾向小，對(duì)Zr或Cr中毒有免疫力。AlTiC是最有潛力的鋁用晶粒細(xì)化劑，早在1949年Cibula便發(fā)現(xiàn)C在Al-Ti二元合金中生成TiC有晶粒細(xì)化作用，并建立了碳化物理論^{[2 ]}。但是，由于沒(méi)有找到實(shí)際有效的合金化方法，未使AlTiC實(shí)現(xiàn)工業(yè)性生產(chǎn)和應(yīng)用^[2]。

　　 AlTiC是通過(guò)TiAl₃和TiC兩種粒子起到細(xì)化鋁合金晶粒的作用，且TiC質(zhì)點(diǎn)本身有很高的熔點(diǎn)，它不象TiB₂容易聚集，并且不受Zr、Cr、Mn等元素的影響，使AlTiB的上述缺點(diǎn)得以避免或減少^[3]?！　?

　　2  試驗(yàn)用的細(xì)化劑

　　AlTiC細(xì)化劑由徐州市英發(fā)冶金材料有限公司提供，成分為：w(Ti)=5％，w(C)二0．5％，余量為Al。國(guó)家鋼鐵研究總院分析的結(jié)果為：w(Ti)=4．98％，w(C)=0．45％。AliB細(xì)化劑的成分為：w(Ti)二5％,w(B)=1％，余量為Al。

　　3  AlTiC細(xì)化6063鋁合金晶粒試驗(yàn)

　　在氣幕鑄造生產(chǎn)線上選擇鑄造φ165mm的6063鋁合金錠做試驗(yàn)，AlTiC晶粒細(xì)化劑按1 kg/t Al和6kg／t Al的添加量，進(jìn)行2個(gè)鑄次的試驗(yàn)。熔鑄工藝參數(shù)采用原有典型生產(chǎn)技術(shù)參數(shù)，以便進(jìn)行比較。熔煉完畢，在25t保溫爐進(jìn)行Ti元素的衰減試驗(yàn)，每隔30min取一次樣(共取6次)進(jìn)行化學(xué)成分分析。配料情況見(jiàn)表1。

　　表1 配料情況對(duì)比

　　4  試驗(yàn)結(jié)果

　　4.1  金相組織檢查

　　添加AlTiC中間合金及未添加AlTiC中間合金時(shí)產(chǎn)品的高、低倍檢測(cè)情況見(jiàn)表2和圖1。

　　通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)可以看出，在爐內(nèi)添加AlTiC細(xì)化劑，未在線添加AlTiB線桿時(shí)，高倍組織正常；低倍組織均為等軸晶粒，晶粒度均為1級(jí)。它們與正常生產(chǎn)在線添加AlTiB線桿時(shí)的鑄錠的高、低組織情況一樣?？梢?jiàn)在Al-Mg-Si系典型合金6063熔鑄時(shí)，使用AlTiC細(xì)化劑處理熔體，鑄錠組織得到較好的細(xì)化。

　　4.2  Ti的實(shí)收率

　　熔體化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表3。從表中數(shù)據(jù)可知在A1—Mg-Si鋁合金中添加AlTiC細(xì)化劑Ti元素實(shí)收率為70％-75％。

　　表2 鑄錠高倍、低倍組織檢查情況

　　4.3 Ti含量衰減情況

　　熔體中Ti衰減情況測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表4。從表中數(shù)據(jù)可知，在Al—Mg—Si合金中添加AlTiC細(xì)化劑，乃含量隨時(shí)間延長(zhǎng)不發(fā)生衰減。

　　試驗(yàn)鑄錠金相組織

　　表3　Al-Mg-Si合金鑄造前化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))分析情況

　　 表4　Ti含量衰減情況

　　4．4 鑄錠力學(xué)性能分析

　　鑄錠力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表5。可以看出：(1)添加AlTic細(xì)化劑與在線添加AlTiB線桿的相比，6063鋁合金鑄錠抗拉強(qiáng)度提高7．5％，屈服強(qiáng)度提高4．5％，伸長(zhǎng)率相對(duì)提高11．5％；(2)添加AlTiC細(xì)化劑與在線添加AlTiB線桿相比，其用量大幅度減少，它們分別為：w(AlTiB)=0．3％，w(AlTic)二0．1％和w(AlTic)=0．06％，而添加AlTiC的鑄錠其力學(xué)性能卻有很大提高。

　　表5 試驗(yàn)6063鋁合金鑄錠的力學(xué)性能

　　5  結(jié)束語(yǔ)

　 　(1)在爐內(nèi)添加AlTiC細(xì)化劑取得了預(yù)期的晶粒細(xì)化效果。其用量與AlTiB相比較大幅度下降，確切用量尚需進(jìn)一步試驗(yàn)研究。

　　 (2)AlTiC晶粒細(xì)化劑可提高6063鋁合金鑄錠的力學(xué)性能。

　　（3）AlTiC晶粒細(xì)化劑添加到Al-Mg-Si合金中尚未發(fā)現(xiàn)不良反應(yīng)。

　?。?）還有一些問(wèn)題需進(jìn)一步試驗(yàn)研究，例如Al-Mg-Si合金中添加AlTiC細(xì)化劑后，對(duì)塑性加工性能、加工材的力學(xué)性能和耐蝕性能的影響等。