铝硅合金用细化剂制备机制及细化剂

发布时间: 2022-11-11

来源: 科技服务团

基本信息

合作方式：合作开发

成果类型：新技术

行业领域：

新材料产业

成果介绍

铝硅合金因为优异的铸造性能和较好的力学性能，广泛应用于汽车、航空航天领域。全世界80-90%的铝合金铸件都是由铝硅合金生产。但是，由于Si元素对Al-Ti-B细化剂的毒化作用，在Si含量超过3wt.%的铝硅合金中，Al-Ti-B细化效果明显衰退。因此，开发抗Si毒化的细化剂具有重要的商业价值。该项目通过理论分析，综合评估了TiB2、VB2、ZrB2、NB2颗粒成为异质形核质点能力以及实际生产中应用的潜力，提出Al-V-B中间合金并研究其制备方法。随后，对其细化机理和效果进行研究。最后，研究了不同V/B原子比对Al-7wt.%Si和A356晶粒尺寸的影响。该项目不光解释了细化剂的制备机制，而且对其细化机制进行了研究。最终，所得VB2颗粒尺寸为0.5-5μm，且分布弥散；A356细化后的晶粒尺寸为223μm。

成果亮点

（1）通过Bramfitt二维错配度理论计算，发现Al与VB2之间的最小二维错配度比TiB2、ZrB2、NB2等形核质点更小，且VB2的密度与TiB2接近，小于ZrB2和NB2，说明VB2有潜力有效细化铝硅合金。通过加热AlV和AlB中间合金反应即可制备富含0.5-5μm VB2颗粒的Al-V-B中间合金。（2）与AlV和AlB的对比凝固实验表明，Al-3V-1B中间合金可以明显细化Al-7wt.%Si，其起主要细化作用的异质颗粒为VB2。Al-3V-1.28B中间合金将Al-7wt.%Si晶粒大小从7050μm细化至280μm，细化效果优于Al-3Ti-1B、Al-5Ti-1B细化剂。Al-1V-0.85B中间合金能够将A356细化至223μm。

团队介绍

上海大学作为上海市和教育部共建211和双一流大学，是一所以科研为主的高等院校。项目负责人所在上海大学先进凝固技术中心，已经有研究细化剂机制以及开发类似细化剂的前期基础，从事该方向的研究人员有正高一名，副高一名，博士和硕士研究生6名。具体实施方案如下:2020年10月---2021年3月，铝硅用细化剂制备机制实验室凝固实验研究;2021年4月---2021年9月，铝硅用细化剂制备机制实验结果分析表征，结合相图计算和第一性原理计算揭示其制备机制，并开发一种铝硅合金细化剂。

成果资料

产业化落地方案

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成果综合评价报告

评价单位：“科创中国”技术交易专业科技服务团 (上海技术交易所有限公司) 评价时间：2022-11-11

季浩泽

上海全国高校技术市场有限公司

高级技术经理

综合评价

该项目通过揭示细化剂制备机制，给出影响细化剂制备的关键因素;并达到了以下技术指标 :细化剂颗粒尺寸:小于5微米;细化剂颗粒分布均匀弥散;A356凝固后晶粒尺寸:小于300微米。

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