铝合金的变质
铝合金变质处理的现状和发展趋势
铝合金变质处理的现状和发展趋势在当今快速发展的工业领域，铝合金已经成为了一种不可或缺的材料。
作为一种轻质、高强度、耐腐蚀的金属材料，铝合金广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑工程、电子产品等领域。
而铝合金的性能很大程度上取决于其热处理工艺中的变质处理。
铝合金变质处理的现状和发展趋势备受关注。
1. 现状分析1.1 传统变质处理方法传统的铝合金变质处理方法主要包括固溶处理和时效处理。
在固溶处理中，铝合金将被加热至一定温度，使合金元素溶解在铝基体中，以提高合金的塑性和加工性能。
而时效处理则是在固溶处理后，通过特定温度和时间控制析出相的尺寸、密度和分布，以提高合金的强度和硬度。
1.2 问题与挑战然而，传统的变质处理方法在实际应用中存在一些问题和挑战。
对于大型铝合金零件，变质处理过程中易出现温度不均匀、残余应力大等问题，导致产品变形、强度不足等质量缺陷。
2. 发展趋势2.1 先进的变质处理技术随着科学技术的不断进步，先进的变质处理技术如快速固化技术、超声波处理技术等逐渐应用于铝合金的变质处理中。
这些新技术能够改善传统的变质处理方法存在的问题，提高产品的质量和性能。
2.2 智能化制造另外，智能化制造技术的发展也为铝合金变质处理带来了新的发展机遇。
通过引入人工智能、大数据分析等技术，可以实现对变质处理过程的精准控制和实时监测，提高生产效率和产品质量。
2.3 绿色环保随着人们对环保意识的提高，绿色环保的变质处理技术也备受关注。
利用生物工程、废弃物资源化等技术来替代传统的化学处理方法，减少对环境的污染，是未来发展的重要方向。
3. 个人观点和总结铝合金变质处理作为铝合金加工的关键环节，对产品的性能和质量有着直接影响。
随着技术的不断进步和应用领域的拓展，铝合金变质处理技术将迎来更广阔的发展空间。
然而，需要注意的是，新技术的应用需要综合考虑成本、效率、环保等因素，才能更好地实现产业升级和可持续发展。
通过对铝合金变质处理的现状和发展趋势进行深入探讨，我们不仅能够更好地了解该关键工艺对铝合金产品的重要性，也能够为相关行业的发展提供有益的参考和指导。
铸造铝合金变质处理
铸造铝合金变质处理一、引言铝合金是一种重要的结构材料，具有良好的力学性能和耐腐蚀性。
然而，铝合金在铸造过程中会产生一些缺陷，如晶粒过粗、析出相不均匀等，从而影响其力学性能。
为了改善铝合金的性能，铸造后常常需要进行变质处理。
本文将探讨铝合金变质处理的原理、方法和应用。
二、铝合金变质处理的原理铝合金变质处理是通过热处理方法改变合金的组织结构，达到调节性能的目的。
变质处理的原理主要包括相变、析出和固溶。
1. 相变：在变质处理过程中，铝合金中的一些固溶相会发生相变，从而引起组织结构的变化。
常见的相变有固溶相变、过饱和固溶相变和共析相变等。
2. 析出：在变质处理过程中，一些固溶相会从固溶体中析出，形成新的相或颗粒。
这些析出相的形成可以改变合金的硬度、强度和耐腐蚀性能。
3. 固溶：固溶是指将合金加热至高温状态，使固溶体中的溶质原子分散均匀。
通过固溶处理，可以消除合金内部的偏析和缺陷，提高合金的均匀性和稳定性。
三、铝合金变质处理的方法铝合金变质处理的方法主要包括热处理和化学处理两种。
1. 热处理：热处理是指将铝合金加热至一定温度，保持一段时间后冷却。
常见的热处理方法有固溶处理和时效处理。
- 固溶处理：固溶处理是将合金加热至固溶温度，使溶质原子充分溶解在基体中，然后快速冷却。
固溶处理可以消除合金内部的偏析和缺陷，提高合金的均匀性和稳定性。
- 时效处理：时效处理是在固溶处理后，将合金加热至较低的温度，保持一定时间后冷却。
时效处理可以使合金中的析出相得到充分的析出和成长，从而改善合金的强度和硬度。
2. 化学处理：化学处理是指利用化学反应改变合金的组织结构。
常见的化学处理方法有酸洗、碱洗和电解处理等。
这些化学处理方法可以去除合金表面的氧化物和杂质，提高合金的表面质量和耐腐蚀性能。
四、铝合金变质处理的应用铝合金变质处理广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。
1. 航空航天领域：航空航天领域对铝合金的性能要求较高，因此变质处理是必不可少的工艺。
合金中的变质处理
第一类变质处理
细化初晶α(Al)
细化初晶α(Al)的 元素常见的有钛、硼、 锆、稀土等。主要是 以中间合金或盐类形 式加入铝合金熔液中。 加入的变质剂与铝液 发生反应后生成TiAl3、 AlB2、TiB2、TiC、 B4C等起晶粒细化作 用。
细化初晶硅 对于过共晶铝硅合
金,组织中存在着大块 多边形及板片状共晶 硅。含硅量越多,初晶 硅就越多。根据铝硅 合金中不同的含硅量, 加入磷或含磷化合物 进行细化。
因此，对不同的金属应选用不同的变质 剂。例如向铸铁中加入少量硅铁、硅钙、镁、 稀土；向铝硅合金中加入少量钠，向铜合金 中加入少量铋和锂等。
工艺
ZL101属于亚共晶铝 硅合金,硅含量为 6.5%~7.5%,大于6%,因而 在熔炼过程中需要进行变 质处理。铝合金变质处理 一般分为3类:细化初晶 α(Al)或初晶硅;改变和细 化共晶硅的形状;改变有 害杂质相(如富铁相)的形 态。
铝 钛 硼
一。Al面-T是i-B铝与凝R固e、时的有效形核基面，
丝
Sr等元增素加共了同形作核率，从而使结晶组织
变
用更，佳其。细细化化。效果
质 剂
原理
吸附变质剂的特点是熔点低， 能显著降低合金的液相线温度；原 子半径大，在合金中固溶量小。在 晶体生长时，吸附变质剂富集在相 界面上，阻碍晶体长大，又能形成 较大的成分过冷，使晶体分枝形成 细的缩颈而易于熔断，促进晶体的 游离和晶核的增加。
空气中的水蒸
气以冰晶为凝Biblioteka 结核，继续冷 凝成水滴。形核变质剂是指加入金 属液中能作为晶核，或 虽未能作为晶核，但能 与液态金属中某些元素 相互作用产生晶核或有 效形核质点的添加剂。
人工降雨的关键在于形成 凝结核。用干冰来人工降雨的 真正原现理在是的利人用工干降冰雨升已华经产不生 的分晶超水，使银低蒸然用。温气后干将，直空冰碘使接气，化空凝中而银气华的是微中形大使粒的成量用直一微水碘接小小蒸化撒部冰气 再以在微空小气冰中晶，为作凝为结凝核结继核续促凝 结成使雨水滴蒸。气冷凝为雨滴。不
铝合金变质处理操作方法
铝合金变质处理操作方法
铝合金变质处理是一种通过热处理使铝合金达到理想强度和硬度的方法。
下面是一般的铝合金变质处理操作步骤：
1. 预处理：将铝合金零件完全清洁，并去除表面的油污和氧化物。
2. 加热：将清洁的铝合金零件放入专用炉中，进行加热。
加热温度通常根据合金种类和要求进行调整，一般在500C到600C之间。
3. 保温：将铝合金零件在加热温度下保持一段时间，以使合金达到均匀的温度分布。
4. 冷却：将加热的铝合金零件取出并迅速冷却，一般可以使用水浴或空冷等方法进行冷却。
冷却速率对于合金性能有重要影响，可以根据需要进行调整。
5. 回火处理：在需求强度和硬度较低的情况下，可以进行回火处理。
回火温度通常在150C到200C之间，时间根据合金种类和要求进行调整。
6. 检验：对处理后的铝合金进行硬度、强度、尺寸等检验，确保其符合要求。
需要注意的是，以上步骤是一般的变质处理操作方法，具体操作步骤和参数应根据不同的合金种类、要求和设备进行调整。
不正确的处理方法可能导致铝合金性能下降或出现破损等问题，因此建议在进行变质处理前咨询专业人士或参考相关的处理规范。
ZL101A铝合金变质效果研究
ZL101A铝合金变质效果研究铝硅合金在消失模铸造铝合金运用中占有重要位置。
而消失模铸造铝合金中，由于初晶硅相、共晶硅相大量存在，以及铝元素的吸氢特性，导致铝合金铸件多种铸造缺陷及铸件机械强度不够。
本文通过实验并经过金相检验及力学性能测试证明，在铸造过程中添加变质剂能有效的改善这些问题。
标签：铝合金变质；消失模铸造；金相检验1 变质处理铝合金变质处理就是，在铝合金熔铸过程中，加入别的元素，通过这些元素作用于合金中的金属相，使其凝结过程发生一定变化，从而达到细化晶粒或者改变晶粒的形态的作用。
现在铸造工业中，选用的变质剂种类比较多，主要有Na 盐、K盐、Be盐、稀土类、还有Sr元素等。
变质方式主要有以下三种：a.改变、细化初晶硅；b.细化、改变共晶硅；c.改变杂质相。
本文所研究的是钠盐和锶合金（含锶10%）对ZL 101A的变质效果。
2 实验2.1 实验方案2.1.1 按照日常生产配料熔炼铝水，待铝锭、配料完全溶解，熔炼结束后按照生产工艺继续铝水精炼，精炼结束后将铝水自熔炼炉导入保温炉（在铝水流入保温炉的过程中加入变质剂）待温度达到720℃后保温1小时，在特定的磨具中浇铸检测试样，并浇铸2组（每组3根）拉力试棒。
未变质的标注a，钠盐变质为b，锶变质为c。
拉力试棒也依次标注a，b，c。
2.1.2 在相同的冷却条件下，待试样完全凝结冷却后，在试样相同部位截取相同长度的试块，并做好标识。
拉力试棒的加工按铝合金拉力试棒标准加工车制。
2.1.3 对试样a，b，c进行加磨制，抛光，腐蚀加工，进行金相检测，硬度检测，拉力试棒进行抗拉测试。
2.1.4 对检测结果进行分析研究。
2.2 实验过程及结果3结束语金相图片显示，通过钠盐或者锶变质共晶硅的形态基本都被细化了，铝合金的机械性能和硬度得到良好的改善提高。
另外该次实验的生产条件下锶合金的变质效果要比钠盐的变质效果好一点，钠盐的变质效果比较缓慢一点，金相图片显示还有部分变质不足，而锶合金的变质速率比較快，金相图片中依然有部分晶粒出现变质衰退迹象。
铝合金锶变质原理
铝合金锶变质原理铝合金锶变质原理是指铝合金材料中的锶元素发生化学反应，从而导致制品质量上的变化。
锶元素在铝合金中的含量非常低，通常只有几PPM的水平。
但是，即使是这样低的含量，锶元素也可以对铝合金材料的性能产生重要影响。
铝合金锶变质的原理是锶与铝合金材料中的其他成分（如硅、镁）反应形成锶化合物。
锶化合物具有相当高的熔点，可在较高温度下形成固态物质。
这些锶化合物会影响铝合金材料的晶体结构，导致材料的力学性能发生变化。
在铝合金材料中，锶主要存在于二次铝及铝合金的残留物中。
铝材料中的锶来源主要有两种：一是原料中的铝含有少量的锶元素，尤其是来自拜耳法制铝；二是钠铝合金和其他制程中添加剂中可能含有锶元素。
铝合金锶变质的影响主要表现在以下三个方面：1. 强度和韧性的变化铝合金材料通常具有较高的强度和优异的韧性，锶变质会导致材料强度和韧性的变化。
锶化合物的形成会导致铝合金晶界的强化，也会增强铝合金的晶界平衡过程。
这样可以提高材料的强度和硬度，同时也会降低材料的韧性。
2. 加工性能的变化铝合金锶变质会导致材料的加工性能发生变化，如延展性和塑性。
固态锶化物的形成会使铝合金材料的延展性降低，从而影响其铸造、挤压和成形过程。
此外，锶化合物的形成也会导致材料的成形性不佳，容易出现折纹和表皮撕裂等缺陷。
3. 耐蚀性的变化铝合金材料的耐蚀性通常是其重要的功能之一，锶变质会导致铝合金材料的耐蚀性发生变化。
锶化合物会增加铝合金晶界的面积，并同时调整电化学反应过程。
这将降低铝合金的防腐能力，从而影响到制品质量的稳定性。
综上所述，铝合金锶变质是一种常见的质量问题，需要在制造过程中予以管理和控制。
铝合金锶变质可以引起制品强度和韧性的变化，加工性能的变化以及耐蚀性的变化。
为了确保优异的产品质量，需要通过改善工艺流程和合理选择原材料等方法，加以控制和改进。
铝合金的变质处理
铝合⾦的变质处理铝合⾦的变质处理铸锭组织的不均匀性集中的影响到铸锭的性能，⽤于锻造、轧制和挤压的铸锭特别不希望降低合⾦⼯艺塑性的柱状组织。
通常，具有细⼩晶粒组织、细微的晶粒内部结构和过剩相均匀分布的合⾦具有最好的铸态性能和最⾼的压⼒加⼯塑性。
采⽤增⼤冷却速度、低温浇注、超声波振荡铸造、电磁铸造等措施均有利于获得上述理想组织，但这些办法均有局限性，只有对合⾦采取变质处理才是调整铸锭组织的根本⼿段。
⼀、变质处理概述所谓变质处理就是在少量的专门添加剂（变质剂）的作⽤下改变铸态合⾦组织，使⾦属或合⾦的组织分散度提⾼的过程。
⽬前，这种处理⽅法的技术术语很不统⼀，有的叫细化处理，还有的叫孕育处理。
变质处理的分类也各不⼀样。
有⼈根据⾦属及合⾦的最终组织变化特征将变质处理分为三类：把改变初⽣树枝晶和其他初⽣晶尺⼨的处理叫第⼀类变质处理，把改变初⽣树枝晶内部结构的处理叫第⼆类变质处理，把改变共晶组织的处理叫第三类变质处理。
也有⼈根据变质剂的作⽤特性，把变质处理分为三类四组（见表2—5—3）。
还有⼈按对结晶着的合⾦的物理作⽤和冶⾦作⽤来分类。
显然，这些概念之间的界限是很难区分的。
本⼿册把变质处理理解为⾦属及合⾦铸锭组织弥散度的提⾼。
表2—5—3变质剂的类别及其作⽤特性类别变质剂组别作⽤性质可能的变质机构I晶核变质剂l不起化学作⽤，但结构上具有共格性起晶核或⽣核基底作⽤，如铝中的TiC及其他⾼熔点夹杂物2起化学作⽤且有结构上的共格性包晶反应产⽣晶核质点，并改变周围液相的成分浓度，如钛和铝作⽤⽣成的TiAl，Ⅱ吸附变质剂3活性吸附或物理吸附吸附在晶⾯上，阻碍晶粒成长，促使过冷增核，如铝硅合⾦中加钠Ⅲ改变结构不匀性变质剂4起机械或物化作⽤，改变液相结构及分布状况均匀液相成分和温度，改变晶核质点的活性⽬前，有各种说明变质处理过程的理论，其中，⽐较著名的有晶核形成论、碳化物论、包晶反应论、原⼦结构论等，但其中没有⼀种理论可以全⾯地说明这种过程。
铝合金变质处理的现状和发展趋势
铝合金变质处理的现状和发展趋势铝合金变质处理的现状和发展趋势近年来，随着科技的不断进步和工业的飞速发展，铝合金作为一种轻质、高强度和耐腐蚀的金属材料，被广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑工程等领域。
而铝合金的性能优化和改善往往需要通过变质处理来实现。
本文将对铝合金变质处理的现状和发展趋势进行全面评估，并对其进行深度和广度兼具的探讨。
一、铝合金变质处理的现状1. 变质处理的定义和意义变质处理是指将铝合金加热至一定温度，然后经过一定时间的保温，最后迅速冷却，以改善铝合金的力学性能和耐热性能的工艺过程。
这一过程在铝合金的加工和制造过程中起着至关重要的作用，可以显著提高铝合金的硬度、强度、耐腐蚀性和耐热性，从而扩大了铝合金的应用范围。
2. 变质处理的方法和技术目前，常见的铝合金变质处理方法包括固溶处理、时效处理和固溶时效处理。
固溶处理是指将铝合金加热至固溶温度，使合金元素溶解在铝基固溶体中，然后通过快速冷却来固定固溶体的组织。
时效处理是在固溶处理的基础上，通过加热和保温的方式使固溶体中形成沉淀相，从而提高合金的硬度和强度。
固溶时效处理则是将固溶处理和时效处理结合起来，以获得最佳的性能。
3. 变质处理的应用领域与发展趋势铝合金的变质处理在航空航天、汽车制造、建筑工程等领域有着广泛的应用。
随着各行业对材料性能要求的不断提高，对铝合金变质处理工艺的需求也日益增加。
未来，铝合金变质处理将更加注重工艺的精密化、一体化和智能化，以满足不同行业对材料性能的多样化需求。
二、铝合金变质处理的发展趋势1. 技术与设备的改进随着科技的进步，铝合金变质处理技术日益成熟，新型的变质处理设备也不断涌现。
高温固溶设备、快速冷却设备、智能化控制系统等先进设备的应用，使得变质处理工艺更加精准、高效和可控。
2. 环保与节能在当前环保和节能的大背景下，铝合金变质处理工艺也向着环保、节能的方向不断发展。
新型的变质处理工艺应当注重能源的利用效率、废气的处理和材料的循环利用，以降低对环境的影响。
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铝合金的变质
铝合金
1）钠盐变质剂变质方法
Na可使共晶硅的结晶由短圆针状变为细粒状，并降低共晶温度，增加过冷度，细化晶粒。
其细化效果，对冷的慢的砂型、石膏型铸件而言比较好，还有分散铸件（铸锭）缩窝的作用，这对要求气密性好的铸件有重要的作用。
钠盐变质法的成本低，制备也比较简单，适合批量小、要求不很高的产品，其缺点是：钠是化学活泼性元素，在变质处理中氧化、烧损激烈、冒白色烟雾，对人体和环境都有危害，操作也不太安全，特别是易使坩埚腐蚀损坏，它的充分变质有效时间短，一般不超过1h。
钠还使Al-Mg系合金的粘性增加，恶化铸造性能，当钠量多时，还会使合金的晶粒催化，所以Al-Mg系合金和含Mg量高于2%的Al-Si 合金，一般都不用钠盐变质剂来进行变质处理，以免出现所谓“钠脆”现象
2）铝锶中间合金变质法
这是国外使用的较多的一种长效变质方法。
加入量为炉料总重量的0.04-0.05%的Sr。
其优点是变质效果比钠盐好，氧化烧损也比钠盐小，有效变质持续时间长，对坩埚的腐蚀性也比钠盐小，因而可使坩埚的使用寿命延长。
这种变质法操作也比使用钠盐安全卫生，不产生对人体和环境有害的气体，变质效果也比钠盐好，一般有80-90%的良好变质合格率。
其缺点是：成本比钠盐高，要预先配制成中间合金（否则就要采用锶盐变质剂），没有钠
盐那样的有分散铸件缩窝的作用。
3）铝锑中间合金变质法
这种方法也是用的较多的一种长效变质方法。
加入量为炉料总重量的0.2-0.3%的Sb，可获得长效变质效果，即使到铝合金重熔，此变质效果仍起作用。
其变质效果与合金的冷却速度有关，冷却速度快（如在金属型中铸造），变质效果好；冷却速度慢（如在石膏型、砂型中铸造），则变质效果差。
但应注意，已经过钠盐或锶盐或铝锶中间合金变质过的铝合金不能再加Sb来变质，因为这样会形成Na3Sb化合物而使合金的晶粒粗大、性能变坏，
从而反使钠、锶的变质效果降低。
4）SR813磷复合细化剂和SR814磷盐复合细化剂孕育法
这是近年开发的一种适合过共晶型铝硅合金的初晶Si的细化剂。
因为P在铝合金液中形成AlP的微细结晶核种，细化晶粒的效果很好，有效持续孕育时间也长，但它会与Na、Sr、Sb形成化合物，降低它们对共晶硅结晶的细化效果，所以，已经使用Na、Sr、Sb作过变质
处理的铝合金，不要再加P来作变质处理。
5）铝钛中间合金变质法
其中含有4%左右的钛，钛是细化晶粒效果很好的元素，形成的TiAl3成为初晶α枝晶的异质结晶核种，能有效地细化晶粒和防止铸造裂纹，对易产生铸造裂纹的Al-Cu-Mg合金（如ZL207）很合适。
由于钛量太多，又是通过与炉料一起熔化、扩散、融合来细化晶粒的，故其细化效果虽没有钛硼熔剂好，但仍可达到一级晶粒的效果。
其次是TiAl3的密度比铝合
金液大，如合金保温时间过长，就有可能沉降，凝聚成夹杂物，要严格注意。
6）钛硼熔剂细化法
由于钛硼熔剂中同时含有Ti和B两种细化晶粒作用很强的元素，它们在铝合金液中形成TiAl3和TiB2，未熔化的TiAl3和不熔化的TiB2（其相对密度4.4，熔点为2900℃）都残留在铝合金液中，成为铝合金的初晶α枝晶组织的有效异质结晶种。
这种熔剂细化晶粒的优点是：①因为有Ti、B两个细化晶粒的元素和Ti含量为Al-Ti中间和金的8倍，故细化晶粒的效果非常好，比Al-Ti中间合金的效果大很多；②处理成本比用Al-Ti中间合金低很多；③熔剂成块状，省去了熔化配制中间合金的许多费用，烧损也少；④储存省面积，很简便，且块重标准化，用前无需称重；⑤熔剂块自沉降、自扩散、利用率高、简化了操作，改善了劳动条件和减轻了劳动强度；⑥适用范围广，既适用铸造铝合金，又适用变形
铝合金；既适用纯铝，又适用铝合金。
其缺点是：TiB2和TiAl3一样，密度也比铝合金大，如保温时间过长，也会自沉降，凝聚
成夹杂物。
7）铝钛硼丝细化法
这是一种最先进的细化晶粒的现代科技方法。
其优点是：①细化效果好，细化剂实际利用率高，使用量大大节省；②由于细化剂均匀地进入所有待细化的铝合金液，故细化后的组织均匀，无粗细晶粒交错的混晶区，从而大大提高了合金的强度和延伸率，减少了裂纹等废品；③避免了上述TiAl3和TiB2的沉降，凝集所引起的夹杂和熔炉的结瘤，减少了清炉和洗炉的工作量；④很适合长时间大批量的连续铸造；⑤实现了细化处理自动化无人化，省人省事；⑥使细化处理和合金液凝固时间大为缩短，提高了生产效率；⑦因无TiAl3和TiB2等夹杂物的沉降、凝集，使产品在阳极氧化处理后的表面质量好，特别是箔材、印刷板、激光全息膜、饮料罐和食品罐等薄或超薄铝材的最理想的细化剂。
很适用作变形铝合
金的晶粒细化处理。
8）稀土变质法
利用Al-RE中间合金的稀土变质法，是在铝合金液温度为720-760℃时，加入占炉料总重量的0.2-1.0%的Al-RE中间合金。
其优点是它对α（Al）及共晶组织均有明显的细化效果，还兼有较好的精炼净化作用，可显著提高合金的机械性能，变质有效时间也长。
缺点是当操作不当时，会使稀土氧化，烧损也较大，还可能产生高熔点的偏聚物沉降。
9）铝钡中间合金变质法
这是利用1-4%Ba-Al中间合金或钡盐来对铝合金液进行变质处理的方法。
其优点是变质过程中无吸气倾向，合金经变质处理强度高，不腐蚀坩埚，也不污染环境。
缺点是变质效果不如钠，变质效果受冷却速度的影响大，变质后合金的延伸率提高不多。
10）纯碲变质法
其加入量为炉料总重量的0.05-0.1%，处理温度为740℃左右。
其优点是变质后合金的性能与钠变质的相当，合金重熔后其变质效果基本不变。
缺点是变质效果也受合金的冷却速
度的影响，且变质效果不够稳定。