Лігатури, що містять титан і бор, є ефективним засобом подрібнення зерна в алюмінії та деформованих сплавах на його основі. У роботі досліджено можливість заміни лігатури AlTi5B1 більш економічно привабливою лігатурою AlTi5 при отриманні заготовок для реоліття в умовах прямого термічного методу (DТМ). Заготовку зі сплаву АК7ч відливали в сталевий циліндричний кокіль висотою 70 мм, з зовнішнім діаметром 30 мм і товщиною стінки 1,6 мм за температур заливки розплаву 750 °С, 700 °С, 660 °С, 630 °С, 620 °С. При використанні обох видів лігатур (AlTi5, AlTi5B1) масова частка титану в модифікованому сплаві складала 0,12-0,15 %. Лігатура AlTi5B1 мала вигляд прутка, лігатура AlTi5 ‒ пластин товщиною від 2 мм до 4 мм, отриманих методом швидкісного охолодження (V_охол. ≈ 10²-10³ °С/с). Як показали металографічні дослідження, висока швидкість охолодження сприяла зменшенню розміру інтерметалідів у порівнянні зі звичайною чушковою лігатурою AlTi5 більш ніж у 10 разів. При цьому середній об'єм частинок інтерметалідів менший, ніж у прутках лігатури Al5Ti1B. Тому при однаковій масі введення їх до розплаву кількість зародкоутворюючих частинок, внесених лігатурою AlTi5, більша, а їх загальна поверхня порівняно з компактними частинками лігатури Al5Ti1B більша, завдяки чому вони стають більш ефективними центрами зародкоутворення. На рисунку представлена морфологія первинних кристалів алюмінію (α-фаза) на половині радіусу заготовок для реоліття. Встановлено, що в умовах експерименту повністю глобулярна (бе присутності розеток) структура отримана лише при застосуванні швидкоохолодженої лігатури AlTi5 (рис. 1 б, 1 в).

Модифікування: а – вихідний сплав; б – лігатура Al 5Ti1B; в – лігатура Al5Ti.

Температура заливання: 1 – 750 °C; 2 – 660 °C; 3 – 620 °C

Рис. 1. Мікроструктура на половині радіусу відливка зі сплаву АК7ч в залежності від температури та виду лігатури

Модифікування сплаву обома видами лігатур розширює технологічні межі DТМ: збільшується розмір зони утворення глобулярної структури по перерізу відливки (край-середина-центр). Застосування лігатури AlTi5, отриманої методом швидкого охолодження, підвищує верхню температурну межу отримання глобулярної структури α-фази до 660 °C (рис. 1 в), тоді як при використанні лігатури Al5Ti1B гранична температура заливки нижча ‒ 630 °C. Це підтверджує більш високу ефективність лігатури, отриманої методом швидкісного охолодження.

Використання методу швидкого охолодження при виробництві лігатури AlTi5 дозволяє замінити нею більш дорогу лігатуру AlTi5B1.