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轻量化发展要求使亚共晶铸造铝合金A356取代钢材,成为目前使用最为广泛的汽车、摩托车轮毂材料。为了提高A356合金的综合力学性能,晶粒细化已成为轮毂生产上必不可少的一项工艺。由于存在Si对Ti的“中毒”现象,工业上广泛使用的Al-5Ti-1B和Al-Ti-C中间合金均不能有效细化A356合金。本课题组前期以Al-3B合金为硼源,石墨粉为碳源,研制出了一种高效Al-Ti-B-C中间合金,其对A356合金具有良好的晶粒细化效果。工业上广泛采用氟盐法制备Al-3B合金或Al-5Ti-1B中间合金,制备过程会释放出大量的有害氟化物气体,且侵蚀炉膛；另一方面,石墨与铝熔体润湿性差,导致C的吸收率较低,TiC的合成困难。因此,亟需新的硼源和碳源来解决上述问题。本文研制了一种Al-8B-2C中间合金,其既可直接用于增强A356合金,又可作为制备Al-Ti-B-C中间合金的硼源和碳源,最终应用于A356合金的晶粒细化,这种制备工艺清洁、环保,C的加入较容易。本文对Al-8B-2C中间合金的组织演变规律及粒子的三维形貌进行了系统研究,揭示了主要组成相Al3BC的生长机制,研究了该中间合金对A356合金的强化效果：研究了Al-8B-2C/Al-Ti体系熔体反应机制,提出了一种Al-Ti-B-C中间合金的制备新工艺,将其用于A356合金的晶粒细化。本文的主要研究工作如下：(1)Al-8B-2C中间合金的微观组织及其演变规律的研究本文研究了温度对Al-8B-2C中间合金微观组织的影响。研究发现,800℃制备的Al-8B-2C中间合金中,Al3BC为主要生成相,尺寸为300nm～1μm,三维形貌为十四面体或六棱柱状；此外还生成了4～15μm的十四面体状Al82相。1300℃制备时,Al3BC形貌不变,尺寸略有长大,为800nm～4μm,随着温度升高,AlBz转变成了尺寸为30-60gm的多面体状的β-Al812相。(2) Al3BC生长机制的研究Al3BC为密排六方结构,其{1011}晶面有最高的生长速率,生长速度慢的{1010}、{0001}(或{0003})晶面逐渐保留下来成为外露面,所以Al3BC倾向于形成自由能最低的六棱柱平衡晶体形貌。但是由于熔体环境的影响,Al3BC也呈现了十四面体状的非平衡晶体形貌。根据Al3BC尺寸小、密度低、稳定、弹性模量高的特点,将主要含有Al3BC的Al-8B-2C中间合金应用于增强A356合金,研究结果表明,该中间合金能明显改善A356合金的硬度和拉伸强度。(3)Al-8B-2C/Al-Ti体系熔体反应机制的研究Al-8B-2C/Al-Ti体系中,AlB2或溶解的B原子和Al-Ti熔体反应生成的TiB2为完整六角板片或枝晶状,Al3BC粒子与Al-Ti熔体反应生成大量多孔片状的TiB2、TiC粒子,反应机制不同,造成了粒子形貌的差异。研究表明,Al3BC与Al-Ti熔体的液固反应过程中,Ti原子扩散至Al3BC表面,TiB2和TiC围绕Al3BC周围生成,随着反应的进行,双向生长,由于Al3BC的尺寸小于2μm,TiB2和TiC的生长缺乏充足的硼和碳元素,使其长成了有不规则边缘且中心多孔的粒子。TiB2和TiC镶嵌生长,相互限制,也会导致多孔形貌的形成。由于B和C存在于一个化合物中,TiC和TiB2在生成过程中便于相互掺杂,促使TiC由多面体形貌长成片状。(4)Al-8B-2C中间合金在A356合金中的应用研究基于Al-8B-2C/Al-Ti体系熔体反应机制,以Al-8B-2C中间合金为硼源和碳源提出了Al-5Ti-0.8B-0.2C中间合金制备新工艺,该工艺具有环境友好、工艺简便和中间合金洁净度高等优点,其微观组织中a-Al的有效形核粒子数量较多、分布弥散。研究发现,该Al-5Ti-0.8B-0.2C中间合金对A356合金的晶粒细化效果优于国产Al-5Ti-1B中间合金。