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Understanding grain refining and anti si-poisoning effect in Al-10si/Al-5Nb-B system

Journal of Materials Science & Technology 2021年第6期65卷 190-201页

作者： Yang Li Ying Jiang Bin Liu Qun Luo Bin Hu Qian Li Materials Genome Institute State Key Laboratory of Advanced Special SteelsShanghai Key Laboratory of Advanced FerrometallurgySchool of Materials Science and EngineeringShanghai UniversityShanghai 200444China China Science Lab General Motors Global Research and Development56Jinwan RoadShanghai 201206China

Grain refinement is critical for fabricating high-quality Al-si casting components in the application of automobile and aerospace industries,while the well-known si-poisoning effect makes it difficult.Nbbased refiners offer an effective method to refine Al-si casting alloys,but their anti si-poisoning capability is far from being understood.In this work,the grain refining mechanism and the anti si-poisoning effect in the Al-10 si/Al-5 Nb-B system were systematically investigated by combining transmission electron microscope,first-principles calculations,and thermodynamic calculations.It is revealed that NbB_(2)provides the main nucleation site in the Al-10 si ingot inoculated by 0.1 wt.%Nb Al-5 Nb-B refiner.The exposed Nb atoms on the(0001)NbB_(2)and(1-100)NbB_(2)surface can be substituted by Al to form(Al,Nb)B_(2)intermedia layers.In addition,a layer of NbAl_(3)-like compound(NbAl_(3)')can cover the surface of NbB_(2)with the orientation relation of(1-100)[11-20]NbB_(2/)/(110)[110]NbAl_(3)'.Both of the(Al,Nb)B_(2)and NbAl_(3)'intermedia layers contribute to enhancing the nucleation potency of NbB_(2)particles.These discoveries provide fundamental insight to the grain refining mechanism of the Nb-B based refiners for Al-si casting alloys and are expected to guide the future development of stronger refiners for Al-si casting alloys.

关键词： Al-si casting alloys Grain refinement Niobium diboride Interface anti si-poisoning

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