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2020第二届中国工博会新材料论坛专题报道

由SMM举办的2020(第二届)中国工博会新材料论坛暨中国汽车新材料应用高峰论坛与大家共议汽车材料解决方案,搭建优秀汽车全产业链交流协作平台,打造先进的新能源汽车产业集群。

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2020第二届中国工博会新材料论坛专题报道

【汽车峰会】高强超高强铝合金应用前景广阔但遇技术瓶颈 详谈TCB晶种合金应用

来源:SMM

SMM9月18日讯:在SMM举办的2020(第二届)中国工博会新材料论坛-中国汽车新材料应用高峰论坛,暨中国(第八届)铝加工产业链供需交易峰会、暨中国(第二届)铜加工产业链供需交易峰会上,山东大学刘相法现场就TCB晶种合金及其在高强铝合金中的应用技术进行了详细讲解。

一. 高强超高强铝合金应用前景广阔,但发展遇到技术瓶颈

高强超高强(UHS)铝合金的应用

UHS铝合金(高强超高强铝合金的简称,含有Zn、Zr、Si、Cu、Mg、Cr、V等),因强度优势在航空航天、交通运输、国防军工和5G通讯等领域应用前景广阔。但塑韧性、加工性能差,成为制约其发展的瓶颈。

UHS铝合金的发展及应用面临的铸造技术瓶颈

7xxx和2xxx系铝合金因Zr 、Cr、V等而导致细化中毒,使DC铸坯晶粒粗大;导致偏析、缩松、热裂、铸棒开裂,伴随羽毛状晶、光亮晶、组织不均匀等缺陷;晶粒粗大还增加了各向异性,变形能力差,废品率高,质量不稳定。

Al-Si系合金中因Si元素导致的细化中毒,其α-Al枝晶或共晶团异常粗大,带来诸多问题:导致铸件成分偏析、雪花斑、缩松、缩气孔等缺陷,显著降低铸件的强韧性、疲劳性能、组织致密性、组织均匀性和产品的一致性。

此外还有UHS铝合金的细化中毒现象、α-Al晶粒对UHS铝合金的影响等。

二. TCB晶种合金的研制

产学研用紧密结合,从揭示形核中毒机理出发,以熔体团簇演变为突破口,发明并研制出TCB晶种合金;实现了晶种直接形核,消除了中毒本源,使铝合金稳定实现了细晶强化。

历经17年技术攻关,研制出含有高温稳定核壳型TCB的抗中毒晶种合金。

TCB晶种合金的结构特点

抗中毒TCB晶种合金的优势明显,可以破解晶粒细化中毒难题、解决热裂、缩松等难题、解决细化晶粒与提高导电导热性间的矛盾,而且TCB技术应用成本低。

综上,TCB不仅是一种“超级晶种细化剂”,更是一项提升铝合金产品附加值的晶种新技术,是一把开启铝合金新材料与加工新技术研发的“金   钥匙”和 有力“抓手”。

三. TCB晶种应用技术

介绍TCB晶种在汽车铝合金、超高性能铝合金及先进铝合金材料制品研发方面的创新应用,凸显晶种技术的独特优势,具有广阔的应用前景。

TCB在Al-Si系汽车铝合金中的应用

应用于A356铝合金:抗Si“中毒”,细化效果稳定,保温180min不衰退;与传统AlTiB中间合金相比,能够使A356的强度和延伸率同步提升,特别是屈服强度达274MPa,提升幅度达19%。

应用于生产A356铝轮毂:加0.1%TCB,其细化效果远超0.2%AlTiB,且细化效果无衰退现象,消除了厚大部位缩松缺陷,延伸率达标率大幅提升。

应用于ZL114铝合金:其屈服强度可达340MPa,延伸率达10%,与原始合金相比分别提升了38%和75%。

应用于高性能发动机铝活塞:对于Gxxx多元Al-Si系合金,含0.2%Zr,TCB能否同时抗Si/Zr“中毒”呢?应用结果表明,加入TCB后6h无衰退,证明应用是可行的。

应用于7050合金:抗Zr中毒,实现晶粒超细化。同时,使流动性提高27.8%,热裂纹减少66.7%。添加0.5%,抗拉强度达725MPa,屈服强度达660MPa,延伸率10%。

应用于生产2xxx铝合金:0.4%TCB晶种合金可使2024铝合金晶粒细化至54.5μm;0.2%TCB晶种合金可使Ф470的2A14铝合金铸棒,浇注口与尾部晶粒尺寸相当,均为一级晶粒度;并消除了浇不足、缩松和热裂等铸造缺陷。

TCB晶种技术不仅破解Si/Zr致细化“中毒”难题,且能解决以下问题:

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