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Al-4Ti中间合金作为典型的晶粒细化剂,常被广泛应用于双零铝箔、铝质压力罐等高精度铝板和一些重要电子配件等关键领域。Al-4Ti中间合金中的第二相粒子易呈粗大的杆状形态,这将严重影响晶粒细化性能。本文采用氟盐铝热反应法和钛颗粒法相结合的方法制备不同氟盐比例的Al-4Ti中间合金熔体,并将其分别浇铸到由石墨、紫铜、碳钢、湿型砂组成的模具中。利用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜等表征手段,研究了TiAl3相在不同冷却速度和不同氟盐比例条件下的形貌演变行为,随后研究了具有不同形貌TiAl3颗粒的Al-4Ti中间合金对纯铝的细化表现。研究得到了以下结论:(1)通过改变铸造时熔体的冷却速度和氟盐比例能够获得具有不同形貌TiAl3粒子的Al-4Ti中间合金;Al-4Ti中间合金主要由α(Al)和TiAl3两相组成,且Al-4Ti铸锭组织中第二相不会随着冷却速度和氟盐比例的改变而变化。(2)当冷却速度从3.36℃/s降低到0.31℃/s,Al-4Ti中间合金中TiAl3相由花瓣状形貌逐渐向块状形貌转变,最后生长成细长的片状;当Al-4Ti中间合金中来自海绵钛和氟钛酸钾中的钛比例为3:2时,无论以何种冷却速度冷却,其α-Al基体上分布的TiAl3几乎都呈现块状形态,说明此种配比最适宜生产高品质Al-4Ti中间合金。(3)Al-4Ti中间合金中三种不同形貌的TiAl3粒子具有相同的晶体结构和相转变温度。由于形成过程中局部Ti元素浓度和扩散速度差异使得TiAl3颗粒原子排布发生变化,呈现出不同的三维形貌。氟盐的加入,在一定程度上会促进花瓣状TiAl3粒子的形成。且花瓣状TiAl3粒子可以通过脆性断裂的方式形成细小的片状结构。(4)冷却速度对TiAl3晶体形貌的影响主要是通过改变熔体中Ti原子在冷却过程中的扩散速度来实现的。而氟盐比例对TiAl3粒子形貌的影响主要是通过氟盐加入后导致的铝熔体中Ti元素的化学浓度的改变来实现的。(5)在晶粒细化实验中,在本实验研究范围内,具有块状TiAl3粒子的Al-4Ti合金的晶粒细化效率是最好的,且随着保温时间的改变,细化效果衰退不明显。具有花瓣状TiAl3粒子的Al-4Ti合金的晶粒细化效率次之,且随保温时间延长,经其细化的纯铝的晶粒尺寸呈现出先增大后减小的走向。该结果和具有杆状、块状混合形态TiAl3粒子的Al-4Ti合金在纯铝中的细化表现是一致的。具有片层状TiAl3颗粒的Al-4Ti中间合金细化剂的晶粒细化效果最差,随保温时间延长,细化效果越来越差。(6)原始Al-4Ti中间合金细化剂晶粒越粗大,在相同保温时间条件下经细化后的纯铝的晶粒也就越大。