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锌铝合金材料细化晶粒提升合金的性能

为了进一步改善锌铝合金材料的显微组织,提升锌铝合金材料力学性能,从而扩大其使用范围,可以对锌铝合金材料进行变质处理。尤其是针对铝含量较高(大于5.1 %)的锌铝合金材料,根据锌铝二元合金相图可知,该类合金结晶范围较宽,初生晶粒为粗大树枝晶,枝晶间易产生缩孔缩松缺陷。常见的变质元素有Ti、B、Zr以及稀土等元素。

电热合金

Ti、B元素的加入能够改善锌铝合金材料组织形态、细化晶粒,常见的变质剂有两类,一类是中间合金,如Al-5Ti-B、Al-5B;另一类是盐类,如K2TiF6 、KBF4。它们对合金的晶粒细化作用理论较多,其中最主流的观点是异质形核理论,该理论认为在合金液中加入Ti、B元素会形成Al3Ti,AlB2以及TiB2化合物,而它们与α(Al)的晶格匹配度较高,因此可以作为初生晶粒的形核核心,从而细化晶粒,提升合金的性能,改善合金的塑韧性。

电热合金

Zr元素加入锌铝合金材料后可以形成Al3Zr相来作为α(Al)的异质形核核心,从而细化晶粒,此外Zr元素会在合金固液界面富集形成富锆层,对α(Al)造成成分过冷,也可细化晶粒。李坊平等人研究了Zr变质对ZA27合金组织与性能的影响,结果显示往合金中添加0.2%Zr时粗大树枝晶转变为细小的花瓣状,当Zr元素含量添加过多(0.5%)时则会产生粗大Al3Zr化合物减弱细化效果。


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