TCB晶种在铝合金中的应用研究进展

TCB晶种（指B掺杂TiC和C掺杂TiB2两种掺杂型粒子简称）是一种常用的晶种添加剂，用于细化铝合金的晶粒。研究表明，TCB晶种在难细化铝合金中具有一定的应用潜力。

难细化铝合金通常具有较大的晶粒尺寸，这会降低材料的强度和塑性。TCB晶种的添加可以通过形成异质核心，促进晶粒细化。研究发现，TCB晶种的添加可以有效地细化铝合金的晶粒尺寸，并提高材料的力学性能。

在应用研究方面，一些研究表明，添加适量的TCB晶种可以显著改善难细化铝合金的强度和塑性，提高其机械性能。通过调整TCB晶种的添加量和热处理参数，可以进一步优化合金的微观组织和性能。此外，还有研究探讨了TCB晶种与其他晶种添加剂的复合应用，以进一步提高细化效果。

【资料图】

然而，目前对于TCB晶种在难细化铝合金中的应用研究仍较为有限。一些挑战包括晶种添加量的优化、热处理工艺的控制以及对合金性能的全面评估。未来的研究可以进一步深入探究TCB晶种的细化机制，优化其添加方式和工艺参数，并开展更多的应用研究，以推动TCB晶种在难细化铝合金中的应用。

山东大学 刘相法 教授将在“2023年第十九届全国特种铸造及有色合金学术年会暨第十三届全国铸造复合材料学术会议”上作“ TCB晶种在难细化铝合金中的应用研究进展 ”的报告。

嘉宾简介

/ 刘相法 教授 /

山东大学

刘相法，山东大学教授、博导，国家杰出青年科学基金获得者。Journal of Materials Science and Technology、《特种铸造及有色合金》编委。从事液态金属与凝固技术、熔体处理与晶种技术、晶种材料与铝合金复合强韧化技术、耐热高性能铝合金新材料等领域的研究和教学工作。承担国家自然科学基金重点、联合及面上项目，国家973和其它部委重点及重大课题。发明并研制了Al-P、Si-P、Al-TCB、Al-ABC四系列二十余种晶种合金、耐热高强铝合金及超高强韧铝合金，在发动机关键零部件制造业和高端铝合金加工业获推广，并出口十多个国家和地区。获国家技术发明四等奖1项，山东省技术发明一等奖1项，山东省科技进步一等奖1项，省部级科技奖励二等奖5项。出版专著2部，发表SCI论文380余篇，授权国家发明专利40余项，美国专利1项，已转化32项，制定国家及团体标准5项。

研究方向： 液态金属与熔体技术

拟报告摘要：

铝合金组织细化是个永恒的主题，形核剂法因简便易行备受产业界的欢迎和采用。但传统形核剂因Si/Zr致细化“中毒”不能使某些铝合金组织获得有效细化，如应用广泛的Al-Si系合金、超高强含Zr铝合金等，为论述方便将上述铝合金简称“难细化铝合金”，如何高效稳定地细化该类铝合金是多年来铝合金铸造同行一直关注却未能解决的难题，也是高性能铝合金及其加工业发展的瓶颈之一。

报告提出了解决难细化铝合金的TCB晶种技术策略，工业应用表明，该技术可高效稳定地实现各种铸造条件下Al-Si系合金中粗大α-Al枝晶的微细化和组织致密化，而且对其它各类铸造和变形铝合金，特别是超高强含Zr铝合金都具有显著的晶粒细化优势。近期取得三个进展：（1）基础研究方面，揭示了TCB晶种对难细化铝合金的演变形核细化机制，这为晶种技术开发打下了坚实基础，相关工作见Acta Materialia 249（2023）118812。（2）针对Al-Si系合金的TCB晶种技术不受合金中Ti含量及Si含量的影响，如A356合金，无论%Ti、%Ti，还是%Ti，TCB晶种技术均可以使之细化至100µm以下；另外无论亚共晶还是近共晶Al-Si系合金，TCB晶种技术均可实现高效细化。（3）对于含Zr的超高强7xxx系铝合金，TCB晶种不仅有效克服Zr致细化“中毒”，而且使该合金获得60µm以下的球晶组织，从而最大限度地提高铝合金的强韧性。

课题组或部门研究成果简介

研究团队致力于多相熔体结构演变调控、熔体控制技术、凝固组织控制技术、晶种材料与晶种技术、高强韧铝合金、耐热高性能（耐热高强、耐热高模量、耐热高导）铝合金及其复合材料的研究，针对铝合金材料及其加工中存在的难点、痛点和堵点问题，提出熔体处理及晶种技术手段，破解难题、突破瓶颈、促进发展。“需求牵引，晶种为本”和“科学与工程结合，研究与应用一体”是研究团队一直坚持的发展理念。

关于会议

2023年第十九届全国特种铸造及有色合金学术年会暨第十三届全国铸造复合材料学术会议将于8月4-7日在郑州华智酒店召开，本次年会拟邀请铸造相关高校100余所，研究院所40余家，相关企业200余家，会议预计参会代表400-500人。会议预计安排大会报告30余个，论坛报告70余个。同期举办“先进轻合金成分设计与成形论坛”、“高熵合金与高温合金论坛”、“金属基复合材料论坛”、“耐磨材料专题论坛”、“研究生论坛”。