Al-Si系合金作为运用最广泛的铸造铝合金，具有优异才能的铸造功能、杰出的力学功能及物理化学功能。而经过向亚共晶Al-Si合金中引进溶质元素Mg，运用Mg2Si的沉积相强化机制所衍生出的Al-Si-Mg系合金，如ZL101A、ZL114A铝合金，一起具有十分杰出的铸造功能、力学功能、耐腐蚀和抗老化功能和耐热功能等长处，被大范围的运用于轿车、航空航天、国防等多个职业。细化初生α-Al晶粒尺度是改进亚共晶Al-Si系合金力学功能的重要手法。Ti元素作为晶粒细化中的重要元素，在改进该系合金安排与功能方面发挥了必定作用。例如，为缓解Si致细化“中毒”现象，可向亚共晶Al-Si合金中引进必定量Ti元素。但过量Ti被引进后不只不能改进细化作用，反而会恶化铸件的力学功能、新增许多工艺问题、提高出产所带来的本钱。针对此现状，本作业系统研讨了Ti对亚共晶Al-Si系合金的晶粒细化、力学和铸造功能的影响。并提醒Al-Si 合金中富钛区的构成机理以及Ti对力学功能的影响机制。根据此，提出亚共晶Al-Si系合金细化的优化战略，即添加少数Al-TBC晶种合金，完成微量Ti环境的晶粒细化功能强韧化。

  Ti作为晶粒细化的根本元素，在改进亚共晶Al-Si系合金的功能方面起着至关重要的作用。一般来说，向合金中引进 Ti 的进程阅历了从 Al-Ti 锭到 Al-Ti-B锭再到 Al-Ti-B 丝的开展。据报道，Ti 含量的添加只能牵强缓解 Al-Ti-B 中心合金晶粒细化作用欠安的问题，尤其是面对 Si致细化“中毒”的窘境。Easton等人以为，因为Ti的成长约束因子较高，可抑制凝结进程中的晶粒成长。李教授等人提出，TiAl3 或 Ti(Al,Si)3 可作为初生α-Al 晶粒的异质成核基底。

  山东大学刘相法教授团队与西安交大刘思达教授团队在前期研讨中发现，Ti可经过在形核区域生成富钛区来促进晶粒细化。与此一起，该团队运用 Al-TCB 晶种合金来完成了亚共晶Al-Si系合金中晶粒的有用细化。α-Al晶粒的细化是经过含有B-掺杂TiC（B-TiC）和C-掺杂TiB2（C-TiB2）的掺杂TCB复合体完成的。研讨标明，TCB 复合体中的 B-TiC 在铝熔体中释放出 Ti 原子，并生成 C-TiB2 颗粒：

  经过演化形核效应， C-TiB2 中掺杂的 C 削弱了硅原子在界面上的吸附倾向，然后处理了Si致细化“中毒”的终究的原因。而在刘相法教授团队的最新作业中：形核区域的富Ti区得到进一步表征；亚共晶Al-Si系合金中，Ti溶质及其化合物对力学功能铸造功能的影响被系统分析。终究根据Ti在亚共晶Al-Si系合金中的两面性提出了Ti的合理运用办法及其优化战略。

  Fig. 5. (a) 流动性测验设备示意图. (b) 各组流动性试样比照. (c) (b)中流动性试样长度的计算曲线. (d) 空白组中不同Ti含量下的凝结曲线. (e) ATB组中不同Ti含量下的凝结曲线. (f) TCB组中不同Ti含量下的凝结曲线.

  Fig. 10. (a–f1) 铸态和热处理态在不同Ti含量的微观安排及其元素散布图 (元素散布图由Al散布图和Ti散布图兼并). (g)不同固相比下Ti的浓度再分配曲线及晶粒内含Si分散体的散布状况, (h) 含Si分散体和无分散区的光镜相片.

  (1)当不参加细化剂时，亚共晶Al-Si系合金的均匀晶粒尺度随 Ti 浓度添加而逐步减小。运用 Al-5Ti-1B中心合金或Al-TCB晶种合金时，Ti 浓度为 0.1 wt% 时晶粒细化作用最佳，均匀晶粒大小分别为 240.7 ± 12.1 μm 和 133.1 ± 10.9 μm。持续添加Ti含量对晶粒细化没有积极影响。

  (2)在异质形核衬底周围存在富钛区，对形核所需的TiAl3 2DC 起维护作用。Al-TCB晶种合金中TCB 复合体的演化供给了更高的部分Ti浓度和抗Si“中毒”才能。但是，在高Ti环境中，Ti(Al,Si)3 更简单在富钛区沉积，使细化失效。

  (3)不管是不是引进中心合金，在Ti浓度为 0.1 wt%时，Al-Si-Mg系合金可获得最佳的力学和铸造功能。而Ti 浓度超越 0.1 wt% 时，力学功能和流动性的下降与 Ti(Al, Si)3的构成直接相关。鉴于晶粒细化作用没有进一步改进，因而主张 A356 和 A357 铝合金商标中的Ti浓度应≤ 0.1 wt%。

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