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铝铜合金由于具有良好的高温和超低温等性能，广泛应用于航空航天、航海、轻型装甲以及运输车辆等工业领域。随着应用的越来越广泛，对铝铜合金性能提出了更高的要求，因此有必要采取有效措施提高铝铜合金的性能。晶粒细化是提高材料强度和塑性，改善合金材料综合性能重要的方法之一。在工业生产中，向合金熔体中添加晶粒细化剂并在凝固过程中通过非均匀形核使晶粒细化是目前最为简便又有效的方法。本文通过向铝铜合金中分别单独添加或复合添加合金元素Ti、Zr时，对合金微观组织形貌、合金的物相、形核核心形貌及形核反应温度进行了分析，探究了孕育剂Ti、Zr对铝铜合金晶粒的细化机理。主要取得了以下研究成果：复合孕育剂Ti、Zr对铝铜合金的细化作用是相容的。铝铜合金中未添加合金元素Ti、Zr时，晶粒组织为粗大的树枝晶；Ti或Zr元素的单独添加可促使树枝晶转变为等轴晶，细化了合金晶粒组织；复合添加Ti、Zr时，当Ti、Zr孕育剂总量与单独添加Ti或Zr元素的含量相当时，晶粒组织进一步细化；随着合金中Ti、Zr元素含量的逐渐增加，合金铸态组织逐步细化。当w(Zr)=0.1%、w(Ti)=0.5%时，晶粒细小，合金抗拉强度最高，为181MPa。铝铜合金中添加大量的合金元素Ti和Zr时，在合金中出现了两种复合物，一种是由Al、Ti、Zr三种元素组成的复杂化合物Al3(Ti, Zr)相；另一种为Al3Ti相依附于Al3Zr相外形成的“双重粒子”。由分析后可知：复杂的Al3(Ti, Zr)相可以作为非均匀形核核心。合金熔体中Al3(Ti, Zr)相通过包晶反应：L+Al3(Ti, Zr)→-Al促进-Al非均匀形核，包晶反应温度为685.7℃；同时，随着熔体温度的逐渐下降，双重粒子外层的Al3Ti层与铝液发生包晶反应：L+Al3Ti→-Al，促进-Al非均匀形核。铝铜合金中孕育剂Ti、Zr含量较少时，合金凝固时主要以细小的Al3Ti相和Al3Zr相作为非均匀形核核心促进-Al形核；当孕育剂Ti、Zr的含量较高时，除了以细小的Al3Ti相和Al3Zr相作为非均匀形核核心，还在合金熔体中出现了复杂化合物Al3(Ti, Zr)相和双重粒子作为形核核心促进-Al形核。