原標題：重要突破！鋁合金異質形核機理（lǐ）新（xīn）認識與晶種新技術（shù）
北京傑（jié）豐精密機械科技有限公司位（wèi）於北京（jīng）市昌平區昌平鎮南環，專（zhuān）業從事北京精密零件（jiàn）加工（gōng），北京鋁合金異型（xíng）件加工，北京不鏽鋼異型件加工，北京不鏽鋼零件加工,北京鈦合金加工 ,北京鋁合金零件加工,北京軍工零件加工，北京高精（jīng）密零件加工 , 北（běi）京cnc數控（kòng）加工（gōng），北京夾具工裝（zhuāng）加工 ，集機械、金屬、 塑料模型加工為一體的公司。
獲得均勻細小的等軸晶組織是提升鋁合金加工（gōng）及力學性能（néng）、消除鑄造（zào）缺陷（xiàn）的（de）有（yǒu）效途徑，但傳統（tǒng）晶粒細化劑（如AlTiB）用於含Zr等元素的高強及超高強鋁合金存在（zài）細化中毒現象，已成為高端鋁合金材料發展的堵點。通過添加晶種合金，引入高效精準的晶種作為異質形核襯底來實現晶粒細化（huà）是破解（jiě）鋁行業堵點的重（chóng）要手段。TiCx被公認為是一種有效（xiào）的（de）鋁合金（jīn）形核劑，而B摻雜型TiCx（TCB）更是一種高效的鋁合金形核晶種。研製高（gāo）效、穩定、抗Zr（Si）致細化中毒的鋁合（hé）金超級晶粒細化劑——晶種合金，一直是鋁工業界追求的目標，但由於（yú）對TiCx促進α-Al形核的科學機理尚不清楚，使上述研究未能取得實質（zhì）性（xìng）和突破性進展。
山東大學（xué）劉相法（fǎ）教（jiāo）授團隊（duì）在此領域開展了十多年（nián）係統研究，在TiCx對α-Al形核機理與摻雜型晶（jīng）種應用研究方麵（miàn）取得雙突（tū）破。近期與南京理工大學等單位開展聯合研究，在TiCx對α-Al形核機理的研究方麵取得以下重要進展：
- 發現異（yì）質形核襯底TiCx與α-Al間獨（dú）特的晶體學位向關係：[011]Al//[011]TiCx，(1-11)[011]Al與(1-11)[011]TiCx呈21°夾角，該夾角的形成從理（lǐ）論上縮小了Al與TiCx晶格參數（shù）的差異，提高了晶格匹配度。
- 從原子尺度上揭示TiCx與α-Al之間的（de）富Ti過渡層，闡明其可（kě）以有效降低界麵錯配（pèi）度，是TiCx發揮α-Al形核襯底（dǐ）作用（yòng）的關鍵。
- 通過（guò）熱力學計算結合******性原理手段，首次提出（chū）TiCx與Al界麵處富Ti過渡層的形成條件及關鍵閾值x，TiCx作為一種（zhǒng）非化學計量比（bǐ）的化合物，在720℃的鋁熔體中，當x＜0.92時，TiCx能（néng）夠不（bú）斷地向鋁熔體中釋（shì）放Ti，從而使α-Al與TiCx之間形成富Ti過渡層，x越小，釋（shì）放（fàng）Ti的熱力學驅動力越大，TiCx的形核潛力越（yuè）大（dà）。
相（xiàng）關成果以A new insight into heterogeneous nucleation mechanism of Al by non-stoichiometric TiCx為（wéi）題發表在金屬材（cái）料領域******期（qī）刊《Acta Materialia》。山東大學楊化冰博士（現齊魯工業大學（山東省科學院）新材料研究所助理（lǐ）研究員）為論文******作者，南京理工大學聶（niè）金鳳副教授和山東大學劉相法教授為論（lùn）文通（tōng）訊作者。
論文鏈接（jiē）：
https://sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1359645422003585
圖1Al–5Ti–0.25C細（xì）化劑中Al/TiCx的（de）位向關係表（biǎo）征。表明Al與TiCx具有如下位（wèi）向關係：[011]Al//[011]TiCx，(1-11)[011]Al與(1-11)[011]TiCx呈21°夾角。將0.3%Al–5Ti–0.25C細（xì）化劑加入（rù）到工業純鋁（lǚ）中，也發現了（le）相同的位向關（guān）係（圖2）。
圖2 0.3% Al–5Ti–0.25C細化後的工業純Al中Al/TiCx的位向關係表征。
圖3 Al–5Ti–0.25C細（xì）化劑中Al/TiCx的界（jiè）麵表（biǎo）征。表（biǎo）明Al與（yǔ）TiCx之間（jiān）有一層含Ti過渡層（Layer 1）。
圖4 Al/TiCx界麵結構的******性原理原子尺度計算。界麵處不（bú）含Ti時，Ti1a層的晶格畸變（biàn）為±1.1%；界麵含Ti時，則降低為-0.19%和+0.22%。表明界麵處Ti元素的存在能夠有效降低界麵錯配度。
圖5 TiCx在720℃鋁熔體中演變的熱力學（xué）計算結果（(0.47≤x＜y≤0.98)）。表明x＜0.92時（shí），TiCx具有向鋁熔體中釋放Ti的熱力學驅（qū）動力，x越小，驅（qū）動力越大。
圖6TiCx粒子表麵元素種類和含量的XPS分析結果。隨TiCx在鋁熔體中保溫時（shí）間的延長，其（qí）表麵（miàn）摻雜的Al原子逐漸增多，Ti原子逐漸減少，從動力學角度闡明了TiCx可以向（xiàng）鋁熔體（tǐ）中釋放Ti。
基於相關基礎（chǔ）研究，經過（guò）持續創新和關鍵技術攻關，研究團隊在摻雜型TCB-Al晶種合金及其（qí）熔體處理新技術方麵取得了重要突破。不僅從根本上破解了Zr致細化（huà）中毒堵點，而且徹底消除了Si致（zhì）細化中（zhōng）毒難題。為超高強變形鋁合（hé）金和高端鑄（zhù）造鋁（lǚ）合金及其加工技術的發展（zhǎn）提供了有效（xiào）抓手。相關技術獲授權******發明專利8項，申請國際發明專利1項，主持（chí）製定******團體標準1項，注冊商標權1件；獲山東省技術發明（míng）一等獎1項。創（chuàng）新產品及應用技術在上（shàng）市較短時間內（nèi），已在國內外60餘家******鋁加工企業推廣應用，其中（zhōng）包括（kuò）多家行業領先的國際公司。
圖7 與TCB-Al晶種合金應用技術相關的******團體標準等有關文件及其產品
致謝：本工作得到（dào）了******自然（rán）科學基金重點項目（No. 51731007）和******自然科學基金（jīn）（No. 52071189、No. 52071179和No.52171182）的支持和資助。
*感（gǎn）謝論文作者團隊（duì）對本文的大力支持。
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