加Ti、B方式对A356合金组织和力学性能的影响

【摘要】：本文以电解加钛A356合金的晶粒细化为研究目标，分别采用电解低钛铝合金、熔配加钛、K_2TiF_6加钛及电解加钛+Al-B、熔配加Al-Ti-B、电解加钛+KBF_4，纯铝+K_2TiF_6+KBF_4等方式制备了不同加钛、硼方式和不同钛硼质量比的A356合金，系统地研究了加钛、硼方式以及钛硼质量比对A356合金的晶粒细化、抗衰退能力以及力学性能的影响，并对合金的晶粒细化机理、组织衰退机理及强化机理进行了初步探讨。 研究发现，不管以何种方式向A356合金中加入钛，均具有显著的晶粒细化效果；在钛含量相同条件下，电解加钛具有最好的晶粒细化效果和抗衰退能力，氟盐加钛合金的晶粒细化效果和抗衰退能力最差。加钛方式也对合金的Sr变质的衰退现象产生影响，电解加钛A356合金中的硅相的变质衰退抗力最强，而氟盐加钛A356合金的硅颗粒衰退抗力最低。这主要归因于加钛方式对熔体中的异质形核核心Al_3Ti质点的影响及保温过程中Al_3Ti质点发生的溶解和沉淀。 采用Ti、B复合细化可以明显改善Ti对A356合金的晶粒细化效果，并且晶粒细化的抗衰退能力明显改善。采用电解加Ti+Al-3B细化方式时，A356合金具有最佳的晶粒细化效果和抗衰退能力；采用K_2TiF_6和KBF_4时，合金的晶粒细化效果和衰退抗力最差。不管采用何种加钛和加硼方式，当Ti与B以与TiB_2的化学计量比相近的3：1的比例添加时，A356合金均具有较差的晶粒细化效果，当钛硼比为1：3时，合金具有最佳的晶粒细化能力和衰退抗力，大于或小于1：3时均会造成B的晶粒细化能力的下降。原因在于电解低钛铝合金中的钛与中间合金中的B反应可以生成大量的TiB_2质点，当钛硼质量比为1：3时，过量的B可以完全消耗形成α-Al相包裹TiB_2晶核，起细化作用的主要为α-Al相包裹TiB_2晶核、AlB_2及(Al，Ti)B_2质点，大于或小于1：3时，过量的Ti或B均会造成α-Al相包裹TiB_2晶核及(Al，Ti)B_2相对数量的下降，存在过量的TiAl_3或AlB_2质点，从而造成B的晶粒细化效果下降。不同加钛、硼方式合金的晶粒细化效果的差别可能与合金熔体中的TiB_2、AlB_2以及(Al，Ti)B_2质点的尺寸、相对数量以及分布的差别有关。 加钛、硼方式和钛硼比对合金的强度和塑性均有较大的影响，电解加钛加Al-B A356合金的强度和熔配加Al-Ti-B A356合金的相当，而前者的伸长率明显优于后者。以