D0I:10.13374/i.issn1001053x.2003.04.012 第25卷第4期 北京科技大学学报 VoL25 No.4 2003年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.2003 原位TC颗粒对喷射成形铝合金组织的影响 刘慧敏王洪斌杨滨何建平 张济山 北京科技大学新金属国家重点实验室，北京100083 摘要利用熔铸-原位反应喷射成形技术制备7075+TC(2.91%,体积分数)铝合金半固态 坯料，将合金加热到固液两相区不同温度，保温不同时间，淬火固定其半固态组织.采用扫描 电镜观察其组织，应用mage Tool软件及截线法统计晶粒尺寸.研究表明，原位TiC颗粒不仅 细化喷射成形组织，而且在二次加热保温过程中有效地阻碍晶界的移动，抑制了显微组织的 粗化过程，在600℃保温60min后合金平均晶粒尺寸仍小于30μm,表现出良好的钉扎效应. 关键词喷射成形：半固态：微观组织：原位TC颗粒 分类号TG146.2*1 半固态金属加工技术广泛应用于汽车工业 制备过程是将Ti粉(<50m),石墨粉(>75m),A1 中，该工艺分为流变成形和触变成形两种，在实 粉(<75m)按一定比例在混粉机内混合均匀，并 际生产中主要采用后者，将半固态浆料冷却凝固 压制成20mm×25mm的预制块备用，将坩埚中 成坯料后，根据产品尺寸下料，再重新加热到半 的7075铝合金(Zn,5.7%;Mg,2.5%;Cu,1.8%;Cr, 固态温度（称为二次加热），然后进行成形.因此 0.2%;Fe,<0.15%;Si,<0.15%;Mn,<0.15%;其余为 如何制备优质的半固态坯料以及在二次加热过 A1(质量分数)，升温至900℃，用石墨钟罩将一定 程中如何使半固态组织保持细小均匀的等轴晶 量的Ti-C-A1预制块压入此合金熔液中，反应完 特征是半固态加工技术的关键问题.喷射成形是 成后降温至730℃并用六氯乙烷和氟硅酸钠精炼 制备半固态坯料的方法之一，沉积态铝合金具有 除气.熔体再次被升温至810℃时，进行喷射成 细小均匀的等轴晶组织，但在二次加热过程 形，采用氮气作为雾化气体，雾化压力为0.60.8 中，发生晶粒长大现象. MPa,导流管直径为3mm,沉积距离为400mm. 熔铸一原位反应喷射成形技术)是将颗粒的 7075铝合金的制备过程直接采用上述的工艺参 生成置于熔化室合金熔体中完成，然后再进行后 数进行喷射沉积成形. 续的雾化喷射成形，其优点是颗粒在基体中分布 鉴于7075铝合金固液两相区(477~635℃)以 均匀，颗粒表面无污染等，本文研究了利用熔铸 及为了较大范围地满足半固态加工要求，将淬火 -原位反应喷射成形技术制备的7075+TiC铝合 温度选为两相区的上半区的600和610℃，保温 金在固液两相区加热保温过程中组织转变的特 时间为10,20,30和60min.采用箱式马弗炉 点，分析了原位TiC颗粒对喷射成形7075铝合金 CWF1300热处理，控温精度为±2℃.先将炉温升 组织的影响 至规定温度后，把试样放入炉中，此时炉温将有 所下降，待到炉温再次回升至规定温度后开始计 1实验方法 时，到达规定的保温时间后迅速取出试样并淬 火，采用扫描电镜观察其显微组织的变化，应用 实验用材料为原位反应喷射沉积7075+TC Image Tool软件及截线法统计平均晶粒尺寸. (2.91%,体积分数)铝合金和喷射沉积7075铝合 金（以下分别记为7075+TiC和7075）.7075+TiC的 2实验结果与分析 收稿日期2002-11-11刘慧敏女，31岁，博士研究生 图1(a),(b)分别是7075和7075+TiC铝合金的 *国家自然科学基金资助项目No.50171010)
第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 扮 原位 颗粒对喷射成形铝合金组织的影响 刘 慧敏 王 洪 斌 杨 滨 何 建平 张 济 山 北 京科技大学 新金 属 国家重 点 实验 室 ， 北京 摘 要 利用熔铸 一 原位反应喷射成 形技术制备 ， 体积分数 铝 合 金 半 固态 坯料 ， 将合 金加 热 到 固液两 相 区 不 同温度 ， 保温不 同时间 ， 淬火 固定 其 半 固态 组 织 采用 扫描 电镜观 察其组 织 ， 应 用 软件及截线法统 计 晶粒 尺 寸 研究表 明 ， 原位 颗 粒不 仅 细化 喷射成形 组 织 ， 而 且 在 二 次加 热 保温过程 中有 效地 阻 碍 晶 界 的移 动 ， 抑 制 了显 微组 织的 粗化过程 ， 在 ℃ 保温 后合 金平 均 晶粒尺寸仍小于 脚 ， 表 现 出 良好 的钉 扎效应 关键词 喷射成形 半固态 微观 组 织 原位 颗粒 分 类号 半 固态 金 属 加 工 技 术 广 泛 应 用 于 汽 车 工 业 中 该 工 艺分 为流变成 形 和触 变成 形 两 种 ， 在 实 际生 产 中主要 采用 后者 ， 将 半 固态 浆料冷却凝 固 成 坯料 后 ， 根据 产 品尺 寸下 料 ， 再 重 新 加热 到半 固态温度 称 为二 次加 热 ， 然 后 进 行 成 形 因此 如 何 制 备优 质 的半 固态 坯 料 以及 在 二 次加 热 过 程 中如 何 使 半 固态 组 织 保 持 细 小 均 匀 的等轴 晶 特 征是 半 固态加 工 技术 的关键 问题 喷射 成 形 是 制 备半 固态坯 料 的方 法之 一 ， 沉积 态铝 合 金 具 有 细 小均 匀 的等轴 晶组 织 ’喇 ， 但 在 二 次加 热 过 程 中 ， 发 生 晶粒 长 大现 象 熔铸 一 原位 反 应 喷 射成 形 技 术 是 将颗 粒 的 生 成 置于熔 化 室合 金熔 体 中完成 ， 然 后 再进行 后 续 的雾化喷射成 形 其优 点是颗粒在基 体 中分布 均 匀 ， 颗粒表 面 无 污 染 等 本文 研 究 了利用熔 铸 一 原位 反 应 喷射 成 形 技 术 制 备 的 铝 合 金 在 固液 两 相 区加 热 保 温 过 程 中组 织 转 变 的特 点 ， 分 析 了原位 颗 粒对 喷射 成 形 铝 合 金 组 织 的影 响 实验 方法 实 验 用 材 料 为 原 位 反 应 喷 射 沉 积 ， 体积 分数 铝 合 金 和 喷射 沉 积 铝 合 金 以下 分 别 记 为 十 和 的 收稿 日期 一 一 刘 慧 敏 女 ， 岁 ， 博 士研 究生 国家 自然科学基 金 资助项 目困 制备 过 程 是 将 粉 阿 ，石 墨粉 脚 ， 粉 娜 按 一 定 比例 在 混 粉机 内混 合 均 匀 ， 并 压 制 成中 的预 制 块 备用 ， 将钳 塌 中 的 铝 合 金 ， ， ， ， ， ， ， 巧 ， 巧 ， 巧 其 余 为 质 量 分 数 ， 升温 至 ℃ ， 用 石 墨钟 罩将 一 定 量 的 一 一 预制块压 入 此 合 金熔液 中 反应完 成 后 降温 至 ℃ 并用 六 氯 乙 烷 和 氟硅 酸 钠精炼 除气 熔 体 再 次 被升 温 至 ℃ 时 ， 进 行 喷射成 形 ， 采用 氮气 作 为 雾 化气 体 ， 雾化 压 力 为 一 ， 导流 管直 径 为 幻。 ， 沉 积 距 离 为 们。 铝 合 金 的制 备过程直 接 采 用 上述 的 工 艺 参 数进行 喷射 沉积 成形 鉴 于 铝 合 金 固液两 相 区 ” 币 ℃ ’ 以 及 为 了较大范 围地 满足 半 固态 加工 要 求 ， 将 淬火 温 度 选 为两 相 区 的上 半 区 的 和 ℃ ， 保 温 时 间 为 ， ， 和 采 用 箱 式 马 弗炉 热 处 理 ， 控 温 精 度 为士 ℃ 先 将 炉 温 升 至 规 定温度 后 ， 把 试 样 放 入 炉 中 ， 此 时炉 温将 有 所下 降 ， 待到炉温 再 次 回升 至 规 定温度后 开始计 时 ， 到达 规 定 的保温 时 间 后 迅 速 取 出试 样 并 淬 火 采 用 扫 描 电镜 观 察 其 显微组 织 的变 化 ， 应 用 加 软 件及截 线 法 统计 平 均 晶粒尺 寸 实验 结 果 与 分 析 图 ， 分 别是 和 铝 合 金 的 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2003．04．012
·338 北京科技大学学报 2003年第4期 40m 40m 图1喷射沉积铝合金的组织.(a)7075,(b)7075+TiC Fig.1 Microstructures of spray-deposited Al alloys.(a)7075,(b)7075+TiC 沉积态组织，由一些等轴晶粒组成，平均晶粒尺 不断被球化与长大，但保持着原始沉积态的等轴 寸分别小于30m和10m.这是由于在喷射沉 晶组织.(d为未加原位反应TC颗粒的喷射沉积 积过程中，一方面高压氮气气流与熔体强烈的对 7075铝合金在600℃保温60min的组织.与(c)比 流换热，导致合金凝固冷却速度很高；另一方面 较，两种材料在相同的半固态保温条件下，其晶 是高速氮气流带动雾化的合金液滴撞击基板或 粒长大结果明显不同.根据统计结果表明（图3）， 沉积表面，其冲击动能所产生的剪切应力将合金 在600℃保温60min时7075的平均晶粒尺寸已超 液滴的枝晶打碎，形成细小的非枝晶组织.Laver- 过50m,而7075+TiC的平均晶粒尺寸仍然小于 nia等人对不同材料的喷射沉积组织进行的大量 30um,两者的初始晶粒尺寸与晶粒长大速度均 的研究表明：尽管实验条件和材料成分不同，但 有较大差别. 沉积坯傲观组织总是以等轴晶粒形态出现，尺寸 两种材料从制备工艺到半固态处理过程完 范围约为10-50m;而7075+TiC铝合金的平均晶 全相同，不同之处在于有无加入原位反应TC颗 粒尺寸小于10μm,在晶体内部和晶界上均匀分 粒，所以TC颗粒的存在是得到细小均匀组织的 布着很多细小的颗粒. 主要原因.通过观察发现7075铝合金在600℃保 原位反应TiC颗粒的加入，使得晶界变模糊， 温60mn时品界上发生了局部熔化并出现再结 颗粒和析出物弥散分于整个基体中，晶粒被进一 晶现象，如图4(a.对于7075+TiC铝合金，局部熔 步均匀化的同时平均晶粒尺寸减小.这是由于 化和再结晶现被推迟到620℃时才发生，如图4 TiC颗粒的熔点高(3160-~3250℃)，稳定性强，颗 (b)两者相比，前者的液相分数比后者多，晶界完 粒尺寸处于微米级向，所以在喷射沉积过程中TC 全熔化并严重渗透到晶粒内部；而后者的晶界上 的细小颗粒始终以固态形式存在.提高喷射沉积 仍保留着部分固相成分，熔化程度较前者轻微， 快速凝固及雾化液滴中的固相含量，均匀形核速 由此可知，TC颗粒不仅具有抑制晶粒长大的作 度快，以致于个别晶粒来不及长大，周围的液相 用，而且还具有提高组织稳定性的作用，这与TC 已经凝固，长大过程在很短的时间内完成，TC 颗粒固有的性能密不可分.从熔铸一原位反应的 的加入提高了形核速度，缩短了晶粒长大的时间 工艺特点可知，TC颗粒属于内生的强化颗粒，它 和空间，使基体的沉积态组织更加细小均匀化。 与外加的强化颗粒相比，具有界面结合强度高、 ,图2(a(c)为喷射沉积7075+TiC铝合金在 无污染、不存在反应层、颗粒分布均匀等优点m, 600℃保温不同时间后淬火所得到的显微组织. 它的存在显著改善了材料的热力学稳定性， 保温20min后，其晶粒有所长大，第二相颗粒逐 文献[8,9]对液相线半连续铸造7075铝合金 渐向晶界移动，使得晶界上的析出物增多，晶内 进行二次加热研究得出：在576℃加热5min后， 颗粒减少；30min后晶粒进一步长大，球化程度 晶界上的共晶组织就开始熔化；20min后，熔化 更加明显；到60min后晶界变得更加清晰，晶内 量增多，其晶粒平均直径达到48.6m;60min后， 的颗粒数量明显减少，晶界上TC颗粒与析出物 晶粒平均直径达到57.6m.从2618铝合金的半 高度聚集.由此可知，随着保温时间的延长，晶粒 固态加热保温研究中发现，2618铝合金的晶
一 北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 图 喷射沉积铝 合金 的组织 ， 一 ， 伪 沉 积 态 组 织 ， 由一 些 等 轴 晶粒 组 成 ， 平 均 晶粒 尺 寸 分 别 小于 阿 和 脚 这 是 由于 在 喷射 沉 积 过 程 中 ， 一 方 面 高压 氮 气气流 与熔 体 强 烈 的对 流 换 热 ， 导致 合 金 凝 固冷 却 速 度 很 高 另 一 方 面 是 高速 氮 气 流 带 动 雾 化 的合 金 液 滴 撞 击 基 板 或 沉 积 表 面 ， 其 冲 击 动 能所 产 生 的剪切 应 力将合 金 液滴 的枝 晶打 碎 ， 形 成 细 小 的非 枝 晶组织 等 人对 不 同材 料 的 喷射 沉 积 组 织 进 行 的大 量 的研 究表 明 ‘ 尽 管 实验 条件 和 材 料成 分 不 同 ， 但 沉 积 坯 微观 组 织 总是 以等轴 晶粒 形 态 出现 ， 尺 寸 范 围约 为 一 脚 而 十 铝 合 金 的平 均 晶 粒 尺 寸小 于 卿 ， 在 晶体 内部和 晶界 上 均匀 分 布 着 很 多细 小 的颗 粒 原位 反应 颗 粒 的加 入 ， 使得 晶界变模 糊 ， 颗粒和 析 出物 弥散 分于 整 个基 体 中 ， 晶粒被 进 一 步 均 匀 化 的 同 时平 均 晶粒 尺 寸 减 小 这 是 由于 颗 粒 的熔 点 高 一 ℃ ， 稳 定 性 强 ， 颗 粒尺 寸 处 于微米 级‘ ，， 所 以在 喷射 沉积 过程 中 的细 小颗 粒 始 终 以固态 形 式存 在 提 高 喷射 沉积 快速 凝 固及 雾 化 液滴 中的固相 含量 ， 均匀 形 核速 度 快 ， 以致 于 个 别 晶粒 来 不 及 长 大 ， 周 围的液 相 己 经 凝 固 ， 长 大过 程 在 很 短 的 时 间内完 成 ， 的加 入 提 高 了形 核速 度 ， 缩 短 了 晶粒 长 大 的 时 间 和 空 间 ， 使 基 体 的沉 积 态 组 织 更 加 细 小 均 匀化 图 卜 为 喷射 沉 积 铝 合 金 在 ℃ 保 温 不 同 时 间 后 淬 火 所 得 到 的 显 微 组 织 保 温 后 ， 其 晶粒 有 所 长 大 ， 第 二 相 颗 粒 逐 渐 向晶界 移 动 ， 使 得 晶界 上 的析 出物 增 多 ， 晶 内 颗 粒 减 少 后 晶粒 进 一 步 长 大 ， 球 化 程 度 更 加 明显 到 后 晶界 变 得 更 加 清 晰 ， 晶 内 的颗 粒 数 量 明显 减 少 ， 晶界 上 颗 粒 与 析 出物 高度 聚集 由此 可 知 ， 随着保温 时 间 的延 长 ， 晶粒 不 断被球 化 与长 大 ， 但保 持着 原 始沉 积 态 的等轴 晶组 织 为 未 加 原位 反应 颗 粒 的喷射 沉 积 铝 合 金 在 保温 的组 织 与 比 较 ， 两 种材 料在 相 同 的半 固态 保 温 条件下 ， 其 晶 粒 长 大 结 果 明显 不 同 根据 统 计 结果 表 明 图 ， 在 ℃ 保温 时 的平 均 晶粒 尺 寸 己 超 过 脚 ， 而 的平 均 晶粒 尺 寸仍 然 小 于 卿 ， 两 者 的初 始 晶粒 尺 寸 与 晶粒 长 大速 度 均 有较 大 差 别 两 种 材 料 从 制 备 工 艺 到 半 固 态 处 理 过 程 完 全 相 同 ， 不 同之 处 在 于 有 无 加 入 原位 反应 颗 粒 ， 所 以 颗 粒 的存 在 是 得 到 细 小 均 匀 组 织 的 主 要 原 因 通 过 观 察 发现 铝 合 金 在 ℃ 保 温 时 晶界 上 发 生 了局 部 熔 化 并 出现 再 结 晶现 象 ， 如 图 对 于 铝 合 金 ，局 部熔 化 和 再 结 晶现 被 推 迟 到 ℃ 时才 发 生 ， 如 图 两 者 相 比 ， 前 者 的液相 分数 比后 者 多 ， 晶界 完 全熔化 并严 重 渗透 到 晶粒 内部 而 后 者 的 晶界 上 仍 保 留着 部 分 固相 成 分 ， 熔 化程 度 较 前 者 轻微 由此 可 知 ， 颗 粒 不 仅 具 有 抑 制 晶粒 长 大 的作 用 ， 而 且 还 具 有提 高组 织 稳 定 性 的作用 ， 这 与 颗 粒 固有 的性 能密 不 可 分 从熔 铸 一 原 位 反应 的 工 艺特 点可 知 ， 颗 粒属 于 内生 的强化 颗粒 ， 它 与外 加 的强 化颗 粒 相 比 ， 具 有 界 面 结合 强 度 高 、 无 污 染 、 不存 在 反 应 层 、 颗 粒 分 布均 匀等优 点‘ ， 它 的存 在 显 著 改善 了材 料 的热 力 学 稳 定 性 文 献 【， 对 液相 线半 连 续铸造 铝 合 金 进 行 二 次加 热研 究得 出 在 ℃ 加 热 后 ， 晶界 上 的共 晶组 织 就 开 始熔 化 后 ， 熔 化 量 增 多 ， 其 晶粒 平 均 直 径 达 到 脚 后 ， 晶粒 平 均 直 径 达 到 娜 从 铝 合 金 的半 固态 加 热 保温 研 究 『川 中发 现 ， 铝 合 金 的 晶
Vol.25 No.4 刘慧敏等：原位TC颗粒对喷射成形铝合金组织的影响 ·339· a (b) (d) 图2喷射沉积7075+TiC铝合金在600℃保温20min(a,30min(b),60min(C)的显微组织以及喷射沉积7075铝合 金在600℃保温60min的显微组织(d Fig.2 Microstructures of spray-deposited 7075+3%TiC alloy after 20 min (a),30 min (b)and 60 min (c)at 600'C,and microstructure of spray-deposited 7075 alloy after 60 min at 600C (d) (a) 60k 7075 7075+TiC 20 0 10 20 304050 60 t/min 40m 图3在600℃加热保温后晶粒平均尺寸与保温时间的 关系曲线 (b) Fig.3 Dependence of grain size on annealing time at 600'C 粒长大和产生局部重熔等负面的效应均比原位 反应喷射沉积7075+TiC铝合金严重.7075+TiC铝 合金在600~610℃保温60min时合金徽观组织的 快凝特点并未发生本质变化.7075铝合金在加热 过程中，液体聚集在晶粒的边角处或相邻品粒的 结合处，同时在晶内也可以发现有少量析出物或 液滴，加速了扩散过程，促使晶粒长大.随着淬火 010 温度的升高，熔化严重，晶粒尺寸显著增大.但是 图4(a)7075铝合金600℃保温60min后的组织，b)7075+ 加入原位反应TC颗粒后显示出更加细小的等 TiC铝合金在620℃保温60mn后的组织 轴晶组织，在加热保温过程中弥散分布于晶粒内 Fig.4 Microstructures of spray-formed 7075 alloy after 60 部的颗粒阻碍原子的扩散过程，部分颗粒在晶界 min at 600C(a)and 7075+TiC alloy after 60min at 620C(b)
刘 慧 敏 等 原位 颗 粒 对 喷 射成 形 铝 合 金 组 织 的影 响 一 图 喷射 沉积 铝合 金在 保温 ， ， 的显微组 织 以 及 喷射 沉积 铝 合 金在 ℃ 保 温 的显微组织 馆 · 一 ， ℃ ， 一 ℃ 曰 、日沈 一一一一一 目 二 刀川 图 在 ℃ 加 热保温 后 晶粒平均 尺 寸 与保温 时间 的 关系 曲线 · 抚 如 ℃ 粒 长 大 和 产 生 局 部 重 熔 等 负面 的效 应 均 比 原 位 反应 喷射沉积 十 铝 合 金 严 重 铝 合 金 在 一 ℃ 保温 时合 金 微 观 组 织 的 快凝特 点并未 发 生本质变化 铝 合 金 在 加 热 过 程 中 ， 液体聚集 在 晶粒 的边 角 处 或 相 邻 晶粒 的 结合 处 ， 同时在 晶 内也 可 以发现 有 少量 析 出物 或 液滴 ， 加速 了扩 散过程 ， 促 使 晶粒 长 大 随着淬 火 温度 的升 高 ， 熔化 严 重 ， 晶粒 尺 寸 显 著增大 但 是 加 入 原 位 反 应 颗 粒 后 显 示 出更 加 细 小 的等 轴 晶组织 ， 在 加热 保温 过 程 中弥 散 分布 于 晶粒 内 部 的颗 粒 阻碍 原 子 的扩 散过程 ， 部 分 颗 粒 在 晶界 图 铝 合金 ℃ 保 温 后 的组织 ， 铝 合 金在 ℃ 保温 后 的组织 · 一 ℃ ℃ 伪
·340· 北京科技大学学报 2003年第4期 附近偏聚，增加了液膜的粘稠度，这样晶粒之间 deposition process [J].Acta Metall,1989,37(2):429 被含有大量固相颗粒的液膜分割，原子越过晶界 3杨滨，王锋，段先进，等.熔铸一原位反应喷射沉积 时阻力很大，晶界移动也非常困难，所以晶粒长 7075TiC复合材料的拉伸性能.金属学报，2001， 大速度受到强有力的控制，这意味着原位反应 37(3):311 4武恭，姚良均，李鹰霞，等.铝及铝合金材料手册M TC颗粒在较高的半固态温度下，仍具有显著抑 北京：科学出版社，1997：255 制合金微观组织的粗化效应的作用， 5 Errique J,Lavernia,Yue Wu.Spray Atomization and De- position [M].New York:John Wiley and Sons,1996.338 3结论 6贾成厂，李汶霞，郭志猛，等.陶瓷基复合材料 北京：冶金工业出版社，1998：60 (I)原位反应TC颗粒均匀分布于喷射沉积 7 Surbrahmanyam J,Vijayakumar M.Self-propagating 7075合金基体中，显著细化了合金基体的等轴 high-temperature synthesis [J].Mater Sci,1992,27(23): 晶.(2)在半固态加热保温过程中，原位反应TC 6249 颗粒成为抑制喷射成形材料组织粗化的主要因 8路贵民，董杰，崔建忠，等.液相线半连续铸造7075 素，分布于晶粒内部或偏聚在晶界附近的TC颗 A1合金二次加热与触变成形).金属学报，2001,37 粒，阻碍了晶界液体薄膜的移动，抑制了组织粗 (1):1184 化效应. 9路贵民，董杰，崔建忠.7075合金液相线半连续铸造 与二次加热的合金组织)，中国有色金属学报， 参考文献 2001,11(2):211 10董文俊，朱秀荣，王荣，等.半固态2618铝合金二次 I Alan G,Leatham,Alan Lawley.The osprey process:prin- 加热及成形试验[小.宇航材料工艺，2001,1：40 ciples and applications [J].Int J Powder Metall,1993,29 11 Xia K,Tausing G.Liquidus casting of a wrought aluminm (4):321 alloy 2618 for thixoforming [J].Mater Sci Eng,1998, 2 Mathur PC,Appelian D,Lawley A.Analysis of the spray A246:1 Effect of In-situ TiC Particles on Microstructure of Spray-deposited 7075 Alloy LIU Huimin,WANG Hongbin,YANG Bin,HE Jianping,ZHANG Jishan State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China ABSTRACT The grain growth behavior of melt in-situ reaction spray deposited 7075+TiC(2.91%,volumic frac- tion)alloy were studied,and the effect of in-situ TiC particles on the microstructure of spray-formed 7075 alloy was investigated.The sectioned specimens were heat-treated isothermally at various temperatures between the solidus and liquidus of 7075 alloy for times in the range of 10-60 min,then quenched in water.The microstructure of rehe- ated specimens was characterized using SEM and the grain size was measured using a mean linear intercept method. It is shown that the in-situ TiC particles can effectively control grain size even at 600'C after 60 min. KEY WORDS spray deposition:semi-solid state:microstructure;in-situ TiC particle
一 北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 附近偏 聚 ， 增 加 了液 膜 的粘 稠 度 ， 这 样 晶粒 之 间 被 含 有 大 量 固相 颗 粒 的液膜 分 割 ， 原 子 越 过 晶界 时 阻 力很 大 ， 晶界 移 动 也 非 常 困难 ， 所 以 晶粒 长 大速度 受 到 强 有 力 的控 制 这 意 味 着 原 位 反 应 颗 粒在较 高 的半 固态温度 下 ， 仍 具 有 显 著抑 制合 金 微 观 组 织 的粗 化 效应 的作用 结 论 原位 反应 颗 粒 均 匀 分 布 于 喷 射 沉 积 合 金 基 体 中 ， 显 著 细 化 了合 金 基 体 的等轴 晶 在 半 固态 加 热保 温 过程 中 ， 原 位 反应 颗 粒 成 为 抑 制 喷射 成 形 材 料 组 织 粗 化 的主 要 因 素 分 布 于 晶 粒 内部 或 偏 聚 在 晶界 附近 的 颗 粒 ， 阻碍 了 晶界 液体 薄膜 的移 动 ， 抑 制 了组 织 粗 化 效 应 参 考 文 献 ， 血 ， ， ， ， ， ， ， 杨滨 ， 王锋 ， 段 先进 ， 等 熔铸 一 原位 反 应 喷射沉积 爪 复合材料 的 拉 伸 性 能 金 属 学报 ， ， 武恭 ， 姚 良均 ， 李震 霞 ， 等 铝 及铝 合金材料手册 阅 北 京 科学 出版社 ， ， ， 明 ， 贾 成 厂 ， 李 汉霞 ， 郭志猛 ， 等 陶瓷 基 复合 材料 明 北 京 冶金 工 业 出版社 ， 助 ， 均 一 ， ， 路 贵 民 ， 董 杰 ， 崔 建 忠 ， 等 液相 线 半连 续铸造 合 金 二 次加 热与 触变 成 形 金 属 学报 ， ， 路 贵 民 ， 董杰 ， 崔建忠 合金液相线 半连续铸造 与 二 次 加 热 的 合 金 组 织 中 国有 色 金 属 学 报 ， ， 董文 俊 ， 朱秀荣 ， 王荣 ， 等 ， 半固态 铝 合金二 次 加 热及 成 形 试验 宇 航材料 工 艺 ， ， ， 介 钊 ， ， 一 如 一 乙了口万扮’ ’ ， 环月刀 ’ ， ’ 了石 ， 刀“ ， 乙砚咬刃 ’ 扭 七 ， ， 吨 ， 一 ， 叮 ， 叨 一 一 而 加阳 一 ， 饭 一 沈 丫 一 一