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本文以工业纯铝(≥99.99%)、Al-10Zr和Al-10Ti中间合金为实验材料,采用铸锭冶金法制备了Ti、Zr含量不同的实验合金。通过金相显微镜(OM)、场发射扫描电子显微镜(PSEM)、能谱(EDS)、X-射线衍射(XRD)及透射电子显微镜(TEM)等观察分析了合金在不同状态下的微观组织及形核质点的成分、形貌、尺寸及分布情况,并对合金进行了相关的力学性能测试,深入探究了Ti、Zr单独及复合添加时对合金铸态显微组织和力学性能影响;同时对二者单独及复合微合金化时的抗晶粒细化衰退性能和对合金的再结晶抑制作用进行了研究和对比,从而更加全面的揭示了Ti、Zr在合金中的存在形式和作用机理。取得的研究成果如下:Ti、Zr单独添加及复合微合金化都能对合金产生良好的晶粒细化作用,而Ti和Zr复合添加时的细化效果比二者等量单独添加更加优异,因为Ti和Zr复合添加时不仅具有Ti、Zr单独添加时存在的Al3Zr和Al3Ti粒子充当形核质点,同时还形成大量的Al3(Ti,Zr)复相形核核心,这些粒子共同促进了晶粒的强烈细化。随着Ti、Zr复合含量的增加,形核核心的数量会不断增多,对合金的细化作用也逐渐增强,合金晶粒尺寸的细化程度及力学性能进一步的增加。当Ti和Zr的复合含量分别增加到0.5%和0.3%时,合金具有最细的晶粒尺寸和最为优异的力学性能,合金的平均晶粒尺寸仅为62μm,其强度、硬度及延伸率分别达到94.4MPa,49.32HV及43.9%。但当Ti和Zr的复合含量分别增加到0.3%和0.5%时,由于Zr含量过高及分布的不均匀而导致Zr元素的偏聚并引起Al3Zr粒子的粗化,从而丧失了Al3Zr作为形核质点的作用,并很大程度的减小了Al3(Ti,Zr)复相形核核心的数量,使合金细化效果及力学性能有所降低。Ti和Zr复合微合金化具有良好的抗晶粒细化衰退性能。由于Ti和Zr复合添加时形成大量的初生Al3(Ti,Zr)复相粒子,这些粒子不仅尺寸细小,弥散度高,且具有极高的熔点,一方面充当了基体的异质形核核心促进了晶粒的细化,另一方面能在高温长时间保温下有效的阻碍铸态晶粒的长大,故在熔体中复合添加0.15%Zr和0.15%Ti时,当熔体在730℃保温110min时,合金仍保持着良好的细化效果。Ti和Zr复合微合金化对合金的再结晶具有强烈的抑制作用。Ti,Zr复合微合金化后的合金在均匀化退火及锻前加热过程中会弥散析出大量的二次Al3Zr和Al3(Ti,Zr)粒子,这些高熔点的弥散相能强烈的钉扎位错和亚晶界,有效的阻止再结晶,并将合金的再结晶温度提升到较高温度,故在合金中复合添加0.15%Zr和0.15%Ti时,对合金的再结晶起到了强烈的抑制作用,且在退火温度高于400℃时,合金才开始发生再结晶转变。