1、晶粒細化被廣泛應(yīng)用在鋁合金加工工業(yè)中，然而在各種晶粒細化方法之中，大家認為最有成效而又最簡便的方法就是添加中間合金晶粒細化劑，當(dāng)然這也是鋁合金熔體處理技術(shù)中的重要的組成部分。但是目前還是缺乏一種既能滿足細化后得到細小的等軸晶又不污染環(huán)境又能廣泛獲取的鋁合金晶粒細化劑，另外目前有關(guān)晶粒細化的機理各抒己見也并未達成共識。
　　就目前的階段來講，關(guān)于晶粒細化的機理主要有包晶反應(yīng)理論、相圖理論、硼化物理論、碳化物-硼化物理論、亞穩(wěn)相理論、

2、TiC核心理論、晶體分離理論等，但是這些機理大多只能片面的解釋部分的現(xiàn)象，并且由于合金凝固過程本身就很復(fù)雜也不排除在某些過程中是幾種機理共同作用的結(jié)果，也就是說這些理論在一定程度上并不完善仍需要進行繼續(xù)考究。另外就目前來講，晶粒細化從經(jīng)典凝固理論的角度出發(fā)分析其熱力學(xué)原因的相關(guān)研究還是比較缺乏的。
　　本文主要研究了不同的澆注溫度以及不同的冷卻速度對Al-Ti-B、Al-Ti-C、實驗室自制Al-TiC以及Al-Ti中間合金作用下

3、純鋁凝固組織的變化，并且利用熱分析技術(shù)從經(jīng)典凝固理論的角度分析了添加不同種類不同含量的中間合金對特征溫度的影響以及各種熱力學(xué)參數(shù)的影響，分析討論了這種變化背后的熱力學(xué)原因，并且在此基礎(chǔ)上提出了可能的晶粒細化機理。主要的結(jié)論如下:
　　(1)對添加了中間合金(Al-Ti-C，Al-Ti-B，Al-Ti，Al-TiC)的純鋁凝固組織的熱力學(xué)參數(shù)進行分析表明，添加中間合金能夠明顯地減小純鋁冷卻凝固時候的潤濕角，同時增大凝固過程的形核率，

4、當(dāng)向純鋁或者高純鋁中添加中間合金時并且隨著合金含量的增加，臨界形核溫度溫度也逐漸升高，熔體凝固時候的潤濕角逐漸減小形核率增大，臨界形核過冷度也逐漸減小;當(dāng)向純鋁或者高純鋁中添加中間合金時并且隨著合金含量的增加，金屬的再輝溫度逐漸升高，形核率逐增大，單位體積內(nèi)的形核數(shù)量逐漸增加，凝固后獲得的晶粒組織逐漸由粗大變得細小均勻。未添加中間合金的純鋁凝固時候的潤濕角較大，同時它的形核率較小，但是當(dāng)添加了中間細化合金后潤濕角變小并且隨著中間合金含量

5、的增加潤濕角將會進一步的減小從而增加了凝固過程中的形核率。
　　(2)澆注溫度對添加了中間合金(Al-Ti-C，Al-Ti-B，Al-Ti，Al-TiC)的純鋁凝固組織有顯著的影響。未添加中間合金的純鋁熔體在680℃和730℃這兩種澆注溫度時，所得的澆注試樣外周從表面向中間分布有大量柱狀晶，在柱狀晶區(qū)所包圍的中央部分有尺寸較大的少量等軸晶，而當(dāng)澆注溫度為800℃和900℃時，試樣幾乎全為粗大的柱狀晶，澆注溫度越高，柱狀晶越粗大。當(dāng)

6、添加了中間合金后在澆注溫度為680℃和730℃時，所得的試樣組織為細小的等軸晶粒，而當(dāng)澆注溫度為800℃和900℃時，試樣外周出現(xiàn)柱狀晶，澆注溫度越高，柱狀晶越多越粗大。當(dāng)澆注溫度為900℃下獲得的試樣鑄錠組織中等軸晶粒的尺寸較大。當(dāng)中間合金的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于一定數(shù)值的時候，隨著熔體的澆注溫度升高，鑄錠組織中晶粒的尺寸越大。
　　(3)冷卻速度對添加了中間合金(Al-Ti-C，Al-Ti-B，Al-Ti，Al-TiC)的純鋁凝固組織有

7、顯著的影響。未添加中間合金的純鋁，在不同冷速下的宏觀鑄態(tài)組織試樣外周從表面到中間分布有大量的柱狀晶，在柱狀晶區(qū)所包圍的中央部分是尺寸較大的等軸晶。在添加中間合金后，觀察用宏觀腐蝕液腐蝕的純鋁發(fā)現(xiàn)組織結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化。隨著中間合金添加量的增加，鑄錠組織中柱狀晶減少而細小的等軸晶增多。在中間合金添加量相同時，熔體的凝固冷卻速度越快，鑄錠組織中等軸晶的數(shù)量越多，晶粒也更加細小。
　　(4)隨著中間合金添加量的增加，鑄錠組織中柱狀晶減少而

8、細小的等軸晶增多。在中間合金添加量相同時，由于熔體的冷卻速度越快，型壁上生成的大量等軸初晶在熔體中能夠保存下來的越多，鑄錠組織中等軸晶的數(shù)量也就越多，晶粒越細小。隨著澆注溫度的升高，凝固組織先變小后顯著增大認為是高溫澆注到鑄模中，在澆注時在冷的型壁上產(chǎn)生的游離晶向鑄型的中心移動，將被高溫溶液再次熔化。而當(dāng)鑄型內(nèi)的溶液溫度降低后，在型壁面上能產(chǎn)生穩(wěn)定的晶粒時，鑄型溫度的升高，將減少它與鑄型內(nèi)溶液之間的溫度差，其結(jié)果是減少了使晶粒游離運動的

9、熱對流，又沒有澆注時溶液的攪拌振動，從而避免了型壁上晶粒的游離，而形成穩(wěn)定的凝固殼，使柱狀晶很容易地生長。因而在希望得到等軸晶組成的鑄錠時，要盡可能降低澆注溫度，防止游離晶再次被熔化。由于當(dāng)鑄型的冷卻能力過大時，在型壁上密集地形成大量的晶核，導(dǎo)致相靠近的晶粒更容易發(fā)生接觸而形成穩(wěn)定的凝固殼，防止晶粒的游離。所以容易發(fā)生晶粒游離的液面附近型壁的冷卻能力一定不要太大。
　　(5)中間合金作用下純鋁凝固組織中等軸晶的形成是晶粒游離和Ti