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

　　摘要：在生產實踐中研究了AlTiC中間合金對Al-Mg-Si系合金的組織、性能的影響，從理論上分析了AlTiC的作用機制。結果表明，AlTiC對Al-Mg-Si合金的組織有很好的細化作用，對其力學性能有一定影響。

　　關鍵詞：鋁合金；AlTiC細化劑；組織；性能

　　隨著鋁加工業的發展，對鋁合金的組織和性能提出了更高的要求。不少廠家在鋁合金熔體中加入微量添加劑，如稀土、AlTiB等，以期提高合金的強度。雖然這些添加劑在改善強度方面有一定作用，但使合金的塑性有下降趨勢。本文研究在大規模熔鑄生產中，AlTiC晶粒細化劑對A1-Mg-Si系合金中的典型合金6063的各項性能的影響，探討AlTiC細化劑在Al-Mg-Si系合金中工業性應用的可能性。

　　1 AlTiC晶粒細化劑與AlTiB的比較

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

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

　　2  試驗用的細化劑

　　AlTiC細化劑由徐州市英發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。國家鋼鐵研究總院分析的結果為：w(Ti)=4．98％，w(C)=0．45％。AliB細化劑的成分為：w(Ti)二5％,w(B)=1％，余量為Al。

　　3  AlTiC細化6063鋁合金晶粒試驗

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

　　表1 配料情況對比

　　4  試驗結果

　　4.1  金相組織檢查

　　添加AlTiC中間合金及未添加AlTiC中間合金時產品的高、低倍檢測情況見表2和圖1。

　　通過對比試驗可以看出，在爐內添加AlTiC細化劑，未在線添加AlTiB線桿時，高倍組織正常；低倍組織均為等軸晶粒，晶粒度均為1級。它們與正常生產在線添加AlTiB線桿時的鑄錠的高、低組織情況一樣。可見在Al-Mg-Si系典型合金6063熔鑄時，使用AlTiC細化劑處理熔體，鑄錠組織得到較好的細化。

　　4.2  Ti的實收率

　　熔體化學成分分析結果見表3。從表中數據可知在A1—Mg-Si鋁合金中添加AlTiC細化劑Ti元素實收率為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衰減情況測量結果見表4。從表中數據可知，在Al—Mg—Si合金中添加AlTiC細化劑，乃含量隨時間延長不發生衰減。

　　試驗鑄錠金相組織

　　表3　Al-Mg-Si合金鑄造前化學成分(質量分數)分析情況

　　 表4　Ti含量衰減情況

　　4．4 鑄錠力學性能分析

　　鑄錠力學性能測試結果見表5。可以看出：(1)添加AlTic細化劑與在線添加AlTiB線桿的相比，6063鋁合金鑄錠抗拉強度提高7．5％，屈服強度提高4．5％，伸長率相對提高11．5％；(2)添加AlTiC細化劑與在線添加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的鑄錠其力學性能卻有很大提高。

　　表5 試驗6063鋁合金鑄錠的力學性能

　　5  結束語

　 　(1)在爐內添加AlTiC細化劑取得了預期的晶粒細化效果。其用量與AlTiB相比較大幅度下降，確切用量尚需進一步試驗研究。

　　 (2)AlTiC晶粒細化劑可提高6063鋁合金鑄錠的力學性能。

　　（3）AlTiC晶粒細化劑添加到Al-Mg-Si合金中尚未發現不良反應。

　　（4）還有一些問題需進一步試驗研究，例如Al-Mg-Si合金中添加AlTiC細化劑后，對塑性加工性能、加工材的力學性能和耐蝕性能的影響等。