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第5期 陈亚军等：一TB中间合金中第二相沉淀现象研究 .467 22(0-2) u (1)尽量加强搅拌.由于搅拌给熔体增加了能 9μ (1) 量，使团聚的颗粒重新相互脱离，趋于弥散分布；另 其中，为颗粒下降速度，T为颗粒半径，凸为颗粒 外，搅拌可以打碎较大的第二相颗粒，使其尺寸减 密度，2为铝液密度，“为铝液黏度 小，总之，使得颗粒或者团聚的颗粒集团尺寸减小， 可见，颗粒下沉速度主要取决于颗粒体积、颗粒 在弥散的同时下沉速度减慢.搅拌时尽量避免采用 与铝液的密度差和铝液黏度，因此，减少或避免颗 铁质等金属搅拌器具，以免混入杂质从而吸附TB2 粒沉淀现象，除了尽量减少作用时间外，可以采取控 颗粒，反而导致新的聚集、沉淀， 制颗粒下沉速度的方法优化制备工艺，式(1)中第 (2)进一步改良挤压工艺，图4为挤压过程前 二相颗粒(TiAl3和TB2)与Al熔体的密度差一定， 后的金相组织对比，经过挤压之后，TiA3由块状趋 要改变下沉速度只有改变颗粒尺寸和铝液黏度，可 于向条状转化，尺寸减小，有些甚至和TB2混在一 通过以下措施实现， 起难以区分，而且明显的棱角趋于也趋于平滑；TB2 50um 50um (a)铸态 b)挤压后 图4A一TB中间合金挤压后微观组织变化 Fig.4 Microstructures of the Al-Ti-B master alloy before and after extrusion 颗粒均匀弥散分布在铝基体上， 散移动，高温下铝基体对第二相的移动阻力大大减 TiAl3为体心立方晶体，滑移系较多(12 小，另外TiAl3断裂后重新分布也影响着TB2的分 个).10]，因此在挤压过程中容易发生变形，由块状 布，使得TB2在更多的TiA3周围分布，原先团聚 趋于条状，还可能发生断裂，变成较小的颗粒.TB2 在一起的TB2也会在压力作用下趋散开，另外， 为密排六方的陶瓷颗粒，很难发生滑移变形，而且该 450℃条件下对铝进行挤压，棒材由120mm到 物质熔点高(2970℃)，硬度大，和较软的铝基体在 10mm变形量非常大，因此很容易发生再结晶，再 一起，变形很容易被铝缓解，在挤压过程中不会发生 结晶过程中，在原始晶界处最容易形核山，而铸态 断裂0).所以TB2形状、尺寸不会发生变化，而只 情况下TB2大部分分布在晶界上，这样在晶界处形 有其分布形态发生改变 核并生长的大量晶粒与TB2相互作用，形成新的布 首先，在挤压过程中TiAl3和TB2都要发生扩 局，如图5. B TiB AI基体 AI基体 (a)铸态 (b)再结品后 图5再结晶前后TB,在A1基体中分布 Fig.5 Distributions of TiB:particles before and after dynamic recrystallizationv＝ 2r 2（ρ1－ρ2） 9μ （1） 其中v 为颗粒下降速度r 为颗粒半径ρ1 为颗粒 密度ρ2 为铝液密度μ为铝液黏度． 可见颗粒下沉速度主要取决于颗粒体积、颗粒 与铝液的密度差和铝液黏度．因此减少或避免颗 粒沉淀现象除了尽量减少作用时间外可以采取控 制颗粒下沉速度的方法优化制备工艺．式（1）中第 二相颗粒（TiAl3 和 TiB2）与 Al 熔体的密度差一定 要改变下沉速度只有改变颗粒尺寸和铝液黏度可 通过以下措施实现． （1） 尽量加强搅拌．由于搅拌给熔体增加了能 量使团聚的颗粒重新相互脱离趋于弥散分布；另 外搅拌可以打碎较大的第二相颗粒使其尺寸减 小．总之使得颗粒或者团聚的颗粒集团尺寸减小 在弥散的同时下沉速度减慢．搅拌时尽量避免采用 铁质等金属搅拌器具以免混入杂质从而吸附 TiB2 颗粒反而导致新的聚集、沉淀． （2） 进一步改良挤压工艺．图4为挤压过程前 后的金相组织对比．经过挤压之后TiAl3 由块状趋 于向条状转化尺寸减小有些甚至和 TiB2 混在一 起难以区分而且明显的棱角趋于也趋于平滑；TiB2 图4 Al－Ti－B 中间合金挤压后微观组织变化 Fig．4 Microstructures of the Al－Ti－B master alloy before and after extrusion 颗粒均匀弥散分布在铝基体上． TiAl3 为 体 心 立 方 晶 体滑 移 系 较 多 （12 个） ［110］因此在挤压过程中容易发生变形由块状 趋于条状还可能发生断裂变成较小的颗粒．TiB2 为密排六方的陶瓷颗粒很难发生滑移变形而且该 物质熔点高（2970℃）硬度大和较软的铝基体在 一起变形很容易被铝缓解在挤压过程中不会发生 断裂［10］．所以 TiB2 形状、尺寸不会发生变化而只 有其分布形态发生改变． 首先在挤压过程中 TiAl3 和 TiB2 都要发生扩 散移动高温下铝基体对第二相的移动阻力大大减 小另外 TiAl3 断裂后重新分布也影响着 TiB2 的分 布使得 TiB2 在更多的 TiAl3 周围分布原先团聚 在一起的 TiB2 也会在压力作用下趋散开．另外 450℃条件下对铝进行挤压棒材由●120mm 到 ●10mm 变形量非常大因此很容易发生再结晶．再 结晶过程中在原始晶界处最容易形核［1］而铸态 情况下 TiB2 大部分分布在晶界上这样在晶界处形 核并生长的大量晶粒与 TiB2 相互作用形成新的布 局如图5． 图5 再结晶前后 TiB2 在 Al 基体中分布 Fig．5 Distributions of TiB2particles before and after dynamic recrystallization 第5期 陈亚军等： Al－Ti－B 中间合金中第二相沉淀现象研究 ·467·