细化晶粒
热处理技术对金属材料的晶粒细化效果
热处理技术对金属材料的晶粒细化效果热处理技术在金属材料的生产和加工过程中扮演着重要的角色。
其中一个重要的效果就是可以通过调整材料的热处理参数来实现晶粒细化。
晶粒细化在金属材料的性能提升和应用领域的拓展方面起着至关重要的作用。
本文将探讨热处理技术对金属材料晶粒细化效果的原理和应用。
一、晶粒细化的原理在金属材料的固态组织中，晶粒是由许多相同晶体结构的晶格单元组成的。
晶粒细化是指通过改变晶粒的尺寸和形态，使得晶体内部的晶界面积增加，从而提高材料的强度和硬度等力学性能。
晶粒细化有两个基本原理。
（一）减小晶核尺寸晶核是晶体形成的起始点，其尺寸对晶粒的细化起着决定性的作用。
热处理技术中，通过合适的热处理工艺和参数可以控制晶核的数量和尺寸，进而使晶粒细化。
例如，采用快速冷却的淬火工艺可以使晶核数量增加，从而促进晶粒的细化。
（二）阻碍晶界生长晶界是相邻晶粒之间的区域，其特点是原子排列比较杂乱，力学强度较低。
阻碍晶界生长是使晶粒细化的另一个关键原理。
通过热处理技术中的固溶处理、时效处理等方式，可以形成在晶界附近形成脱溶、析出等现象，从而阻碍晶界生长，达到晶粒细化的效果。
二、热处理技术的晶粒细化效果热处理技术对金属材料的晶粒细化效果具有显著的影响，不同的热处理方法和参数对晶粒细化有不同的作用。
（一）淬火淬火是热处理技术中常用的方法之一，它通过快速冷却来实现晶粒细化。
在淬火过程中，由于快速冷却的作用，可以形成大量的小晶核，从而促进晶粒的细化。
此外，在淬火过程中，由于固态相变的发生，还会产生应力，在一定程度上阻碍了晶界的生长，进一步细化晶粒。
（二）退火退火是一种通过缓慢加热和冷却的方法来改变材料的组织结构和晶粒尺寸的热处理技术。
在退火过程中，材料中的晶粒可以长大或者细化，具体结果取决于退火的温度和时间。
一般情况下，高温长时间的退火可以使晶粒长大，而低温短时间的退火则有助于晶粒的细化。
（三）时效处理时效处理是将合金材料在固溶处理、淬火或变形加工后，通过一定温度和时间的持续加热保温，使得合金中的溶质析出和沉淀进一步促进晶粒细化以及形成强化相的过程。
晶粒细化 电池正极
晶粒细化电池正极
晶粒细化是一种通过改变材料晶体结构来提高材料性能的方法。
在电池正极材料中，晶粒细化可以提高材料的导电性和化学稳定性，从而提高电池的性能和寿命。
晶粒细化的方法有很多种，其中最常用的是机械合金化和球磨法。
机械合金化是将材料粉末在球磨罐中进行高能球磨，使其晶粒尺寸减小到纳米级别。
球磨法则是将材料在球磨机中进行机械研磨，同样可以实现晶粒细化。
在电池正极材料中，晶粒细化可以提高材料的导电性和化学稳定性。
由于晶粒细化后的材料晶粒尺寸更小，电子和离子在材料中的传输路径更短，因此电池的导电性更好。
此外，晶粒细化还可以提高材料的化学稳定性，减少材料在充放电过程中的结构变化，从而延长电池的寿命。
除了晶粒细化外，还有其他一些方法可以提高电池正极材料的性能。
例如，掺杂和涂层等方法可以改变材料的化学组成和表面性质，从而提高电池的性能。
此外，还可以通过改变电池的结构和设计来提高电池的性能，例如采用多层结构和纳米结构等。
总之，晶粒细化是一种有效的方法，可以提高电池正极材料的性能和寿命。
随着科技的不断进步，相信会有更多的方法被发现，可以进一步提高电池的性能和应用范围。
简述细化晶粒的措施
简述细化晶粒的措施细化晶粒是材料科学中的一个重要研究方向，它可以显著提高材料的力学性能、导电性能、热稳定性等多个方面的性能。
在材料制备和加工过程中，有许多可行的措施来实现晶粒的细化。
本文将从几个方面介绍这些措施。
一、合适的制备方法制备方法是影响晶粒尺寸的一个重要因素。
在制备材料时，应选择适合细化晶粒的制备方法。
例如，溶液法、气相沉积法等制备方法都能够制备出晶粒尺寸较小的材料。
此外，还可以通过添加表面活性剂、调节反应温度、反应时间等方法来控制晶粒尺寸。
二、机械力学处理机械力学处理是另一种常用的晶粒细化方法。
它包括多种处理方法，例如高能球磨、拉伸、压缩等。
这些方法都能够通过机械力学作用来破坏晶体结构，从而使晶粒尺寸变小。
此外，还可以通过添加助剂来增强机械力学处理的效果。
三、热处理热处理是晶粒细化的另一种重要方法。
在热处理过程中，通过调节温度、时间等参数来控制晶粒尺寸。
例如，退火法、快速冷却法等热处理方法都能够使晶粒尺寸细化。
此外，还可以通过添加助剂、控制热处理速率等方法来增强热处理的效果。
四、化学处理化学处理也是一种常用的晶粒细化方法。
例如，化学溶解、电解、化学沉淀等化学处理方法都能够使晶粒尺寸变小。
此外，还可以通过控制反应时间、反应温度等参数来控制晶粒尺寸。
五、纳米压制纳米压制是一种新兴的晶粒细化方法。
它通过高压下对材料进行加工，从而使晶粒尺寸变小。
此外，纳米压制还能够使材料的力学性能、导电性能等方面得到显著提高。
六、表面处理表面处理也是一种常用的晶粒细化方法。
例如，电化学抛光、离子注入等表面处理方法都能够使晶粒尺寸变小。
此外，还可以通过控制表面处理参数来控制晶粒尺寸。
七、材料设计材料设计也是一种重要的晶粒细化方法。
通过合理设计材料的化学成分、晶体结构等方面来控制晶粒尺寸。
例如，合金化、掺杂等方法都能够使晶粒尺寸变小。
总之，晶粒细化是材料科学中的一个重要研究方向。
在材料制备和加工过程中，有许多可行的措施来实现晶粒的细化。
一种铅锡合金铸造组织的晶粒细化方法_
一种铅锡合金铸造组织的晶粒细化方法_铅锡合金是一种常用的铸造材料，具有优良的润滑性、可操作性和低熔点等特点。
晶粒细化是提高合金性能的有效手段之一，可以显著改善合金的强度、韧性和耐磨性等力学性能。
由于铅锡合金的熔点较低，一般晶粒细化的方法相对较为简单，主要包括以下几种。
第一种方法是加入晶粒细化剂。
常用的晶粒细化剂有硅、砷、钛、钒等元素。
这些元素在铅锡合金中具有良好的溶解度，可以在晶界和晶内生成大量的细小的晶核，从而细化晶粒。
这种方法需要在熔炼过程中将晶粒细化剂加入到合金中，并进行充分混合和固溶处理，使晶粒细化剂均匀分布在合金中。
第二种方法是通过加热和冷却工艺控制晶粒尺寸。
在铅锡合金的凝固过程中，晶粒生长速率和晶粒尺寸与温度有密切关系。
通过控制合金的加热和冷却速度，可以调控晶粒的形貌和尺寸。
一般情况下，快速冷却可以得到细小的晶粒，而慢速冷却则容易形成大晶粒。
因此，可以利用快速冷却的方法，如水淬或压力凝固等，来实现铅锡合金的晶粒细化。
第三种方法是通过变形处理来细化晶粒。
通过外力的作用，可以引起铅锡合金的晶粒形变和再结晶，从而实现晶粒细化。
常用的变形处理方法包括压缩、拉拔、滚轧等。
这些方法可以有效地增加合金的形变量，在物理变形过程中产生大量的位错，并通过再结晶将位错消除，从而细化晶粒。
综上所述，晶粒细化是提高铅锡合金性能的重要手段之一，可以通过添加晶粒细化剂、控制加热和冷却工艺以及变形处理等方法来实现。
在实际生产中，可以结合不同的方法来细化铅锡合金的晶粒，以获得更好的力学性能和物理性能。
晶粒细化的方法
晶粒细化的方法
一、晶粒细化的方法
1、金相分析法
金相分析是一种利用显微镜（通常是蒙特卡洛显微镜）观察金属晶粒的方法，它能够提供晶粒尺寸，形状，结构，分布，晶粒间界面以及晶粒细化的一些具体信息。
它是对金属晶粒细化的一种重要分析手段，也可用来表征晶界的结构和尺寸。
2、电子显微分析法
电子显微分析是一种分析技术，可以用来直接观察金属固体晶粒的形状和尺寸。
其主要原理是射电子和激光照射金属，根据其反射中的电子和激光能量，来分析各晶粒的型态。
这种技术可以用来分析晶粒的尺寸，形状，结构，组成及其分布等信息。
3、X射线衍射分析法
X射线衍射分析是一种利用X射线衍射来研究金属晶粒结构的技术，它可以提供金属晶粒的尺寸及其分布的信息。
X射线衍射分析法可以用来识别金属晶粒的尺寸，结构，分布等信息，从而更精准地研究金属晶粒细化的一些特性。
4、热处理方法
热处理是用来改变金属材料组织和性能的一种物理方法，可以用来改变金属晶粒的尺寸、形状和分布，从而实现金属晶粒细化的效果。
热处理在金属晶粒细化中有着非常重要的作用，一般用于过热处理，减轻晶界，晶粒细化，晶粒尺寸均匀化等目的。
5、物理冶金法
物理冶金法是利用物理作用的原理，利用合金的相变及其相互作用以及金属晶粒形变，来调整金属晶粒尺寸，形状，分布等，从而达到金属晶粒细化的目的。
物理冶金法可以用于各种金属和非金属材料，可以有效改变金属晶粒的形状和尺寸，从而达到金属晶粒细化的效果。
简述细化晶粒的措施
简述细化晶粒的措施细化晶粒是提高材料性能的有效方法之一。
在材料加工过程中，通过一系列措施可以实现晶粒的细化，从而提高材料的强度、韧性和塑性等性能。
本文将从材料加工的角度出发，简述细化晶粒的措施。
一、热处理热处理是细化晶粒的一种重要方法。
在金属材料的加热和冷却过程中，晶粒会发生变化，从而影响材料的性能。
通过适当的加热和冷却条件，可以使晶粒尺寸减小，从而提高材料的强度和韧性。
常见的热处理方法包括退火、正火、淬火和回火等。
其中，退火是最常用的热处理方法之一。
在退火过程中，材料先加热到一定温度，然后保温一段时间，最后缓慢冷却。
这样可以使晶粒尺寸减小，从而提高材料的韧性和塑性。
二、变形加工变形加工是细化晶粒的另一种有效方法。
在材料的变形过程中，晶粒会发生变化，从而影响材料的性能。
通过适当的变形加工方式，可以使晶粒尺寸减小，从而提高材料的强度和韧性。
常见的变形加工方法包括轧制、拉伸、挤压和锻造等。
其中，轧制是最常用的变形加工方法之一。
在轧制过程中，材料被压扁，晶粒尺寸随之减小，从而提高材料的强度和韧性。
三、添加微合金元素添加微合金元素是细化晶粒的一种重要方法。
微合金元素可以改变材料的组织结构，从而影响材料的性能。
通过添加微合金元素，可以使晶粒尺寸减小，从而提高材料的强度和韧性。
常见的微合金元素包括钒、钛、铌、锆和铝等。
这些元素可以与材料中的其他元素形成稳定的化合物，从而改变材料的组织结构，使晶粒尺寸减小。
四、控制加工参数控制加工参数是细化晶粒的另一种有效方法。
在材料加工过程中，加工参数的变化会影响材料的组织结构和性能。
通过合理地控制加工参数，可以使晶粒尺寸减小，从而提高材料的强度和韧性。
常见的加工参数包括加工温度、加工速度、应变率和变形量等。
这些参数的变化会影响材料的组织结构和性能。
通过合理地控制这些参数，可以使晶粒尺寸减小，从而提高材料的强度和韧性。
综上所述，细化晶粒是提高材料性能的有效方法之一。
在材料加工过程中，通过热处理、变形加工、添加微合金元素和控制加工参数等措施，可以实现晶粒的细化，从而提高材料的强度、韧性和塑性等性能。
钢的晶粒细化工艺
钢的晶粒细化工艺钢的晶粒细化工艺是通过控制钢的冷却速度和加热温度来实现的。
晶粒细化可以提高钢材的力学性能、耐蚀性和耐磨性等方面的性能。
下面将详细介绍一种常用的钢的晶粒细化工艺。
一、冷却速度控制1. 快速冷却：通过快速冷却可以有效地减小钢材中的晶粒尺寸。
快速冷却可以采用水淬或油淬等方法，将加热至适宜温度的钢材迅速浸入冷却介质中，使其迅速降温。
这种方法适用于碳含量较低的低合金钢。
2. 慢速冷却：对于高碳合金钢或需要保持一定韧性的材料，可采用慢速冷却的方法。
慢速冷却可以通过将加热至适宜温度的钢材放置在空气中自然冷却或用炉内保温等方式实现。
二、加热温度控制1. 高温处理：在高温范围内进行处理可以促进晶粒的长大，适用于需要较大晶粒尺寸的钢材。
通常在1100℃以上进行高温处理，使晶粒迅速长大。
2. 低温处理：在低温范围内进行处理可以抑制晶粒的长大，适用于需要较小晶粒尺寸的钢材。
通常在800℃以下进行低温处理，使晶粒细化。
三、表面处理1. 酸洗：将钢材浸入酸性溶液中进行酸洗可以去除表面氧化层和锈蚀物，提高表面光洁度。
酸洗还能够改善钢材的耐蚀性能。
2. 抛光：通过机械或化学方法将钢材表面进行抛光可以提高表面平整度和光洁度。
四、热处理1. 固溶处理：将加热至固溶温度的钢材保温一段时间后迅速冷却可以实现固溶处理。
固溶处理可以改善钢材的强度和塑性。
2. 淬火处理：将加热至淬火温度的钢材迅速冷却可以实现淬火处理。
淬火处理可以增加钢材的硬度和耐磨性。
3. 回火处理：将淬火后的钢材加热至回火温度并保温一段时间后冷却，可以实现回火处理。
回火处理可以调节钢材的硬度和韧性。
五、细化剂添加1. 稀土元素：稀土元素在钢中具有良好的晶粒细化效果，可以通过添加稀土元素来实现晶粒细化。
稀土元素主要包括镧、铈、钕等。
2. 微合金化：通过添加微量的合金元素如铌、钛、锰等来实现晶粒细化。
这些合金元素能够形成碳化物或氮化物，抑制晶粒长大。
六、机械加工通过机械加工如冷轧、拉拔等可以进一步细化钢材中的晶粒尺寸。
晶粒细化的原理
晶粒细化的原理嘿，咱今儿来聊聊晶粒细化的原理呀！你说这晶粒细化，就好比是把一个大面团分成好多小面团。
这大面团呢，就像是粗晶粒，那小面团自然就是细晶粒啦。
你想啊，这晶粒要是粗粗大大的，那材料的性能能好吗？就好像盖房子用的砖头，要是砖头都奇形怪状、大大小小的，那这房子能盖得结实吗？肯定不行呀！所以呢，我们要把晶粒变细，让它们整整齐齐、规规矩矩的。
那怎么才能做到晶粒细化呢？这就有好多门道啦！就跟咱过日子似的，得有各种小窍门。
一种办法呢，就是控制冷却速度。
就好比夏天吃冰棍儿，你要是慢慢吃，那冰棍儿化得就快，要是快点吃，就能保持住它的形状。
材料也是一样，冷却得快，晶粒就没那么容易长大，就被细化啦。
还有啊，可以通过添加一些特殊的元素来帮忙。
这就好像做菜的时候加点调料，味道就不一样了。
这些特殊元素能阻碍晶粒长大，让它们没法肆无忌惮地长个儿，这不就细了嘛。
再说说变形处理。
这就好比揉面，你多揉几下，面团就更细腻了。
材料经过变形，晶粒也会被重新排列，变得更细小。
你说这晶粒细化重要不重要？那当然重要啦！细晶粒的材料强度高、韧性好，就跟个全能选手似的。
要是晶粒粗，那可就麻烦喽，说不定轻轻一碰就碎了。
你看那些高质量的金属制品，为啥质量那么好？不就是因为人家晶粒细化做得好嘛！咱要是能把晶粒细化的技术学好了、用好了，那能做出多少好东西来呀！咱再想想，要是所有的材料都能有很好的晶粒细化效果，那我们的生活得变得多美好呀！汽车更结实了，飞机更安全了，各种工具也都更耐用了。
所以啊，晶粒细化可真是个了不起的事儿，咱可不能小瞧了它。
咱得好好研究它，把它的奥秘都给弄清楚，让它为我们的生活添彩！这就是我对晶粒细化原理的理解，你觉得怎么样呢？是不是挺有意思的呀！。
浅谈铸钢的晶粒细化
浅谈铸钢的晶粒细化对于各种铸造合金而言，晶粒细化都是提高冶金质量的重要措施。
铸造合金的晶粒细小，则晶界的面积增大，晶界上各种杂质的浓度相应降低，因而具有以下的优点：（1）提高合金的屈服强度和抗拉强度。
（2）改善合金的塑性和韧性。
（3）铸件凝固过程中产生热裂的倾向小。
（4）减少超声波或X-射线的散射，从而改善无损探伤的效果。
（5）对于铸钢件，还可以降低切割浇、冒口时产生热裂的倾向。
当然，合金的晶粒粗大，也有抗高温蠕变性能好的优点，例如，一些高性能燃气轮机进气端的叶片，由于其直接与高温的燃气接触，不仅要求用耐热合金制造，而且还要求制成单晶叶片，这只是特殊的情况。
为了使铸造合金的晶粒细化，可以有多种途径，如提高凝固过程中的冷却速率、在凝固过程中施加震动或电磁场之类的搅拌作用及加入晶粒细化剂等。
对于铸件生产而言，最简便易行的方式是加入晶粒细化剂，这种由加入细化剂使晶粒细化的方式，用于铸铁和有色合金时，通常称之为“孕育处理”或“变质处理”。
组织中含有石墨的各种铸铁，经由孕育处理使共晶团细小，是确保铸铁力学性能优良的重要手段，共晶团细小实际上也就是晶粒细化。
1920年代初，美国A. M. Meehan 和 Crosby 都着手探讨铸铁的孕育处理技术[1],1922年Meehan 就此申请美国专利，1924年6月这项专利得到批准。
铸铁的孕育处理，迄今已有将近100年的历史，早已成为世界各国铸铁生产中不可或缺的常规生产工艺。
采用孕育技术以前，19世纪80年代中期，灰口铸铁的抗拉强度只不过60～80 MPa，采用孕育处理工艺后，再加以其他多方面的改进，灰口铸铁的强度大幅度提高，目前可达到350～400 MPa。
在铸造有色合金方面，铝合金、镁合金的变质处理也已经有六、七十年的历史，目前都是常规的工艺，是确保铸件高品质所不可或缺的措施。
六十多年前就有人对铜合金的变质处理进行研究，加入少量的锆（质量分数，0.02%～0.06％），可以提高合金的强度、改善其抗热裂性能，但合金的塑性和铸件的气密性显著下降，其影响因素复杂，至今仍是有待进一步探讨的课题。
稀土细化晶粒的原理
稀土细化晶粒的原理宝子，今天咱来唠唠稀土细化晶粒这事儿。
这可有点像魔法一样呢。
咱先得知道啥是晶粒呀。
你就想象每个晶粒是一个小小的王国，这些小王国组合在一起就成了咱们的金属材料这个大帝国。
晶粒的大小可重要啦，如果晶粒大，就像大王国里管理起来比较粗糙，材料的性能就没那么好。
而如果晶粒小，就好比是很多小小的、管理精细的王国，整个材料就会变得更厉害。
那稀土这个神奇的东西怎么就和细化晶粒扯上关系了呢？这得从稀土原子的特性说起。
稀土原子就像是一群调皮又有本事的小精灵。
它们的原子半径和一般的金属原子半径不太一样，要么大一点，要么小一点。
当把稀土加到金属里的时候，就像是在金属这个大社区里来了一群特殊的居民。
这些稀土原子呀，它们在金属熔液里到处溜达。
在金属凝固的过程中，它们就开始捣乱啦，哦不，是开始发挥大作用。
它们会优先吸附在那些正在形成的晶粒的表面。
这就好比是一群小捣蛋鬼在晶粒的家门口守着，不让新的原子随便加入这个晶粒的小王国。
这样一来，那些晶粒就不能随心所欲地长大啦，就像被限制了发展规模一样。
而且呀，稀土原子还能改变金属原子的排列方式。
正常情况下，金属原子可能是比较松散或者有规律地排列着准备形成晶粒。
稀土原子一来，就像个指挥官一样，指挥着金属原子重新排队。
这个新的排队方式就不利于形成特别大的晶粒，而是会形成更多小小的晶粒。
再说说能量方面的事儿。
形成小晶粒其实是需要更多能量的，就像盖小房子虽然单个小，但是盖得多了也费力气一样。
可是稀土在这儿就像是个能量小助手。
它能降低整个体系形成小晶粒的能量障碍。
这就使得在有稀土存在的情况下，更容易形成小晶粒。
打个比方，就像本来爬山（形成小晶粒需要克服能量的山）很难，稀土给你架了个梯子，就轻松多啦。
另外呢，稀土还能和金属中的一些杂质原子互动。
这些杂质原子有时候就像捣乱分子，会让晶粒长得奇奇怪怪的，还很大。
稀土就像个小警察，把这些杂质原子管起来，让它们不能再捣乱晶粒的正常生长。
这样一来，晶粒就能规规矩矩地长小啦。
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DD3单晶高温合金在中等过冷度下组织演变 （a）105K（b）130K（c）145K
当多冷度大于153K时，枝晶发生第二类粒化，并 且与180K得到完全粒化的准球晶粒。
DD3单晶高温合金在第一类粒化中组织演变过程 （a）153K （b）170K （c）180K (d)(e)210K
二 变质处理
由式P(t)=k（N/v）4/3 可知形核率N与晶 粒尺度d成反比，所以增加形核率也是细 化晶粒的一种方法。 而变质剂为熔液非均匀形核提供了形核 质点，可以增加形核率。
文献：10Ni5CrMoV钢晶粒超细化热处理工 艺研究
实验中循环淬火加热温度，应稍高于组织遗传性消 除温度和完全再结晶，使得晶粒完全再结晶，晶粒均匀。 循环淬火的保温时间为快速加热到温后短时间保温，抑 制晶粒长大，从而得到晶粒细化的效果。试样到温后保 温时间延长，晶粒开始长大。 实验探索了10Ni5CrMoV钢的循环淬火工艺参数。
由上图可知：经过电磁搅拌,Al-24 %Si 过共晶合金初 生Si 的尺寸可由300μm减小到100μm。
超声波搅拌细化
作用机理： 高能超声波在熔体中传播时，通过高穴的产 生、闭合和溃灭，在熔体中形成瞬时的局部高 温和高压，此为超声的空化效应。另一方面， 浸入熔体的声导杆端部的声幅射压力将熔体向 下喷射流动，经过坩埚底部反射后，在整个熔 体中发生强烈的环流，此为超声声流效应。熔 体在反应和凝固时受到这两个作用，把正在生 长和长大的第二相打碎了。提高形核率从而细 化晶粒。
不同功率搅拌下的显微组织 （a）—（d）功率渐增 （a）
板片状Si尖角变钝
（b）
（c）
（d）
在较小的电磁搅拌功率下, 合金熔体搅拌的程度很 低, 其组织变化也不大, 初生Si 的大小和形态与常规 凝固的区别不大, 如图(a) 所示。在较大的电磁搅拌功 率下,合金熔体搅拌的程度提高, 板片状的初生Si 变 短, 尖角变钝, 如图(b) 所示。进一步加大电磁搅拌功 率,合金熔体搅拌的程度更高, 板片状的初生Si 发生显 著变化, 粗大的板片状初生Si 消失, 代之一较细小的 球团状或块状和个别的短片状初生Si ,初生Si 的尖角 变得更加圆钝, 如图(c) , (d) 所示。
不同温度循环淬火奥氏体晶粒
（a）
最佳
（b）
（c）
（d）
950oC（保温100s）不同循环次数的晶粒照片
最佳
由上述结果可知10Ni5CrMoV钢经过 o 950 C加热100s的3次循环淬火，晶粒细 化到最佳，循环次数再增加，晶粒不再 细化
其他细化方法
形变诱导相变细化
形变热处理细化
磁场或电场处理细化 等
文献：超声波对AlTiB晶粒细化剂的影响
实验结果表明，超声波的使用有效的解决AlTiB细化 剂中形核相易积聚的问题，使TiB2和TiAl3粒子呈细小弥 散分布，对工业纯铝具有良好的晶粒细化效果。
四 循环加热淬火细化
采用多次循环加热淬火冷却方法可有效细化材料 组织。其具体工艺是将钢由室温加热至稍高于Ac3的温 度，在较低的奥氏体化温度下短时保温，然后快速淬 火冷却至室温，再重复此过程。每循环一次奥氏体晶 粒就获得一定程度的细化，从而获得细小的奥氏体晶 粒组织。研究表面，一般循环3一4次细化效果最佳;当 循环6一7次时，其细化程度达到最大。
(3) 良好的抗腐蚀能力和耐磨损能力; (4) 能阻止裂纹的传播和扩展，具有较高的断裂 韧性; (5) 超细晶材料低温时具有很高的延展性能和屈 服性能，高温超塑性显著高于传统的超塑性材 料，可以在低温和高应变速率下实现超塑成形。
晶粒细化的方法
增加过冷度 变质处理 机械振动 热处理
一 增加过冷度
文献：稀土变质元素对超低碳钢铸态晶粒 细化组织的研究
通过稀土元素加入超低碳钢中，研究 发现加入稀土元素后，基体中增加了大 量的高熔点化合物，经电子探针分析发 现为Ce2O3，它为非均匀形核的核心，增 加了液固相变位置形核位置，使铸态组 织尺度明显减小，材料性能得到提高。
由下图可见，变质处理使超低碳钢组织颗粒尺度明显 减小
细化晶粒对铸造组织的影响
小组成员： 伏洪旺 苗 龙 李鹏超 钟德水
报告内容
晶粒细化的优点 晶粒细化的方法 文献中对细化方法的实现 其它细化晶粒的方法
晶粒细化的优点
（1）机械性能
对于晶粒尺寸从几到几百微米的普通晶体 材料，强度与硬度依赖于平均晶粒尺寸，常 规多晶体材料的强度(或硬度)随晶粒尺寸的变 化通常服从Hall一Petch关系:
文献：过冷DD3单晶高温合金凝固组织 细化
本文在实验所能达到的范围内，DD3高温合金发 生了三次明显的组织转变。当过冷度小于30K时，较小 过冷度下的枝晶自由生长促使合金凝固成发达的粗枝 晶，枝晶粗化现象加剧。当过冷度为30-78K时，得到 第一类粒状组织，其晶粒度约为60微米;当过冷度为78153K时，得到高度发达的细密枝晶组织，且随过冷度 的增加，枝晶细化;当多冷度大于153K时，枝晶发生第 二类粒化，并且与180K得到完全粒化的准球晶粒。
σy=σ0 + Kd-1/2
可知晶粒越细小强度越高。
（2）超塑性
一般材料晶粒达到微米级后，在一定的温 度、应力和应变速率下拉伸时，还会出现超塑 性现象，超塑性的合金能像饴糖一样伸长10倍、 20倍甚至上百倍，既不出现缩颈，也不会断 裂 ，越来越多的研究表明:具有亚微米乃至纳 米级超细晶的材料有可能在更低的温度下实现 超塑性，或者使超塑变形速率得到大幅度提高。
当过冷度小于30K时，较小过冷度下的枝晶自由生 长促使合金凝固成发达的粗枝晶，枝晶粗化现象加剧。
（a）0K
（b）25K
当过冷度为30-78K时，得到第一类粒状组织，其晶粒 度约为60微米
DD3单晶高温合金在第一类粒化中组织演变过程 （a）30K （b）55K （c）78K
当过冷度为78-153K时，得到高度发达的细密枝晶组 织，且随过冷度的增加，枝晶细化。
变质前后的力学性能见下表：
σb/MPa 变质前 变质后 342 398
σs/MPa 195 335
δ/ % 23.1 14.2
ψ/ % 56.8 82.7
变质元素：合金
文献：Ai-Ti-C中间合金对Mg-Al合金组织 细化作用
d=300μm
d=1.5mm
如图所示，未加入Ai-Ti-C AZ61合金的晶 粒为粗大树枝晶，平均尺度约为1.5mm; 加入Ai-Ti-C后晶粒变细小，晶粒平均尺 度约为300μm。同时，加入Ai-Ti-C后， 一次枝晶间夹角仍为60°。
三 振动方法
目前很多学者认为，振动使枝晶破 碎，这些碎片有可作为结晶核心，使形 核增值。但当过冷液态金属在晶核出现 之前，在正常的情况下并不凝固，可是 当它受到剧烈振动时，就开始结晶，该 动力学形核机制还不清楚。
Hale Waihona Puke 分类： 1. 电磁搅拌 2. 脉冲电流 3. 机械搅拌 4. 超声振动 ……
理论上: P(t)=k（N/v）4/3 P(t) : 晶核数 k : 常数 N : 形核率 v : 形核速度
由上式可知，形核率N越大，晶粒越细小。而同 一材料的N和v都取决于过冷度，因N∝exp(-1/ΔT2), 而连续长大时v∝ΔT ; 螺型位错长大时，v∝ΔT2。由 此可见，增加过冷度，N迅速增大，且比v更快，因 此，在一定凝固条件下，增加过冷度可使凝固后的 晶粒细化。
电磁搅拌： 电磁搅拌Al-24%Si合金的显微 组织
在常规凝固条件下，Al-24%Si中初生 Si为粗大的板片状。经过激烈的电磁搅拌， 初生Si得到明显的细化，分布均匀。搅拌 功率越大，Si越细小和圆整。
粗大板片状 团状或块状
（a）未加处理
（b）电磁搅拌
在常规砂型铸造条件下, 过共晶Al-24 %Si 合金的 显微组织由初生Si和共晶体组成, 绝大部分初生Si 呈粗 大的板片状, 少量初生Si 呈多角块状,如图(a) 所示。 若在过共晶Al-24 %Si 合金凝固过程中对其施加强烈的 电磁搅拌, 初生Si 的大小得到明显细化, 初生Si 的形 貌得到明显改善, 绝大部分初生Si 呈球团状或块状, 尖 角已经圆钝, 只有个别初生Si 呈短片状, 如图(b) 所示, 浅灰色球团状物为初生Si , 白色球状物为先共晶α-Al。