铝及其合金目前广泛应用在工业生产及日常生活的各个方面,在国家建设中是最重要的一类金属材料。通过晶粒细化提高铝材的综合性能,对延长铝合金使用寿命及扩大其使用范围都起到重要作用。细化剂是细化铝合金晶粒最为简单有效的方法。目前,细化剂的应用技术不成熟且细化效果不稳定,有必要对细化剂的制备工艺及细化机理作进一步研究。本课题采用放热弥散法（XD）原位合成Al-TiO₂-C铝合金晶粒细化剂,并进行晶粒细化实验。主要研究了TiO₂含量、烧结速率、添加量及保温时间、稀土含量等对工业纯铝细化效果的影响。分别利用OM、SEM、XRD和EDS等分析方法研究了不同条件下细化剂的微观组织,并使用KBI环模法以及截线法对细化效果进行分析。结果表明:Al-TiO₂-C细化剂析出相由Al₃Ti、Al₂O₃和TiC相组成。TiO₂含量对Al-TiO₂-C细化剂的微观组织及细化效果影响显著。当TiO₂含量为8-12wt%时,Al-TiO₂-C细化剂组织中Al₂O₃及TiC数量相对增多且分布相对弥散,Al₃Ti内包裹有大量的Al₂O₃及TiC颗粒,这些颗粒将Al₃Ti分割呈小块状。具有这种组织的Al-TiO₂-C细化剂具有相对较好的晶粒细化效果。当TiO₂含量为12wt%时,可将工业纯铝的晶粒尺寸细化到约140μm。在一定范围内,升温速率对Al-TiO₂-C细化剂的组织及细化效果有较大的影响。当升温速率在40-50℃/min之间时,Al-TiO₂-C细化剂组织中几乎没有针状Al₃Ti存在,Al₃Ti全部变为块状,Al₂O₃及TiC分布相对弥散。升温速率在40-50℃/min之间时Al-TiO₂-C细化剂具有相对较好的晶粒细化效果。本文制备的Al-TiO₂-C晶粒细化剂,在一定范围内,细化效果随添加量的增大而变好。当添加量为0.3%时,Al-TiO₂-C晶粒细化剂细化效果达到最好。继续增大细化剂的添加量,细化效果没有明显提高。细化剂加入后的保温时间对细化效果也有很大的影响。本文制备的Al-TiO₂-C晶粒细化剂在保温10min时基本就达到最佳细化效果,在保温30min和60min时细化效果保持不变。在120min时出现轻微的细化衰退现象。中间合金成分不同,所含第二相颗粒不同,对工业纯铝的细化效果也不相同。Al₂O₃及TiC不仅能单独形核细化晶粒,Al₂O₃及TiC的存在对改变Al₃Ti的形态,提高Al₃Ti的细化效率也起重要作用。Al-TiO₂-C细化剂由于含有Al₂O₃及TiC颗粒,针状Al₃Ti全部转变为块状。Al-TiO₂-C中间合金比Al-Ti、Al-TiO₂和Al-Ti-C中间合金细化效果都好。稀土La₂O₃对改善Al-TiO₂-C细化剂的细化效果有重要作用。本文制备的Al-TiO₂-C-La细化剂由Al₃Ti、Al₂O₃、TiC和Al20Ti2La相组成。稀土La₂O₃的加入量不同,Al-TiO₂-C-La稀土细化剂的组织及细化效果也略有差异。当稀土La₂O₃的含量为0.2%时,Al₃Ti大部分为块状,组织中Al₂O₃和TiC颗粒明显增加且分布相对弥散,具有相对较好的晶粒细化效果。添加0.2%的该细化剂可使工业纯铝晶粒细化到约80μm且保温120min未出现细化衰退。