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Al-Cu系合金具有较高的室温和高温力学性能,属于高强铝合金中的一类合金;Al-Mg合金密度低、强度高、塑韧性好,具有优良的抗腐蚀性和切削加工性,特别是抗电化学腐蚀的能力,但是铸造性能上的缺陷阻碍了这两类合金应用的拓展。Al-Cu和Al-Mg合金作为固溶体,凝固时存在较宽的结晶温度范围,组织形貌通常以树枝晶为主,晶粒粗大且组织均匀性差,粗大的树枝晶会降低合金的流动性,增大合金的热裂倾向,使合金的铸造性能变差。铝合金的铸造性能对于铸件(锭)的质量和性能具有重要的影响,流动性是合金铸造性能中重要的性能参数,晶粒细化技术不仅能够提高铝合金的强度和塑韧性,还可以提高铝合金的流动性,改善铝合金的铸造性能,减少铸造缺陷,而晶粒细化剂细化效果稳定、高效、成本低廉,是最为理想的细化方法。本文研究了 B掺杂型AlTiC-B晶种合金对Al-Cu合金和Al-Mg合金的细化作用,分析了合金的晶粒尺寸、形貌对力学性能和铸造性能的影响,揭示了 Al-5Ti-0.2C-0.3B晶种合金对ZL205A、2024合金以及ZL303合金的晶粒组织、力学性能以及流动性的影响机制。本文的主要工作如下:(1)研究了 Al-5Ti-0.2C-0.3B晶种合金对ZL205A合金铸态组织的影响,研究结果表明,该晶种合金添加量为0.5%时,ZL205A合金的平均晶粒尺寸由766μm减小到61μm,并且在保温60min后,合金的平均晶粒仍有103μm;流动性试样的平均长度由554mm提高到678mm,提高幅度为22.4%;合金的抗拉强度达到552 MPa,比晶种合金加入前增加了约12.4%,屈服强度提高到472 MPa,增加了约8.3%,延伸率为8.3%,与细化前相比提高了约56.6%。(2)研究了 Al-5Ti-0.2C-0.3B晶种合金对2024合金晶粒形貌的影响,并采用螺旋型试样法测试2024合金的流动性,发现随着晶种合金添加量的增加,晶粒形貌由粗大的柱状树枝晶向细小的等轴晶粒转变,合金流动性和力学性能的变化趋势与其铸态晶粒尺寸形貌的变化相一致。当该晶种合金添加量为0.3%时,其流动性试样的平均长度由细化前的867mm提高到1216mm,提高约39.1%;布氏硬度为127.6HBW,较未细化时提高了约15.6%;抗拉强度提高了约15.2%,达到387MPa;延伸率为2.53%,增幅为73.3%。(3)ZL303合金晶粒尺寸随Al-5Ti-0.2C-0.3B晶种合金加入量增加而减小,但晶粒尺寸的细化趋于平缓,当添加0.5%Al-5Ti-0.2C-0.3B晶种合金时,达到最佳的细化效果,晶粒尺寸为115μm。通过晶粒细化,合金流动性试样长度由1285 mm提高到1397mm,较合金细化前增加约8.7%;合金的流动性提高,增强了液态金属的补缩能力,降低了合金的热裂倾向;随着晶种合金添加量的提高,ZL303合金的拉伸性得到了显著提升,当添加量达到0.5%时,合金抗拉强度为229MPa,延伸率为5%,与细化前的合金相比,分别提高了 25.1%和117%。