铝合金的凝固和组织中的晶粒
铝合金的凝固和组织中的晶粒
铝合金的凝固和组织中的晶粒一、 熔体的凝固过程在半连续铸造过程中，熔体的浇铸和凝固是同时连续地进行的。
对铸锭而言，冷却是分两次实现的。
一次冷却是在结晶器内完成的，熔体进入结晶器后靠结晶器导热，在结晶器内形成一定厚度的凝固壳。
此后随着铸造机下降，被拉出结晶器，遇到结晶器底部浇出的冷却水（称之为二次冷却）从此完成凝固的全部过程。
这个凝固过程在金属学中称为金属结晶。
二、 铸锭的正常晶粒组织从理论上讲，在工业生产条件下，铸锭的晶粒组织由三个区域组成：即外层表面的细等轴晶区，由此往里的柱状晶区和中心等轴晶区。
但在实际铝合金生产中铸锭在强度大的冷却条件下，经过Al-Ti-B的细化处理，铝合金铸锭的组织往往全部是等轴晶。
铸锭晶粒的大小将直接影响铝加工制品的力学性能和加工性能，所以它被作为衡量铸锭质量的一个主要指标。
三、 影响铸锭晶粒的因素1、 熔体结晶的条件：熔体结晶有两个条件是必不可少的，其一是结晶必需要先形成晶核，熔体中的晶核分两种。
自发晶核是在低于结晶温度时，熔体由于能量起伏或液相起伏形成的晶核。
非自发晶核是外来粒子进入熔体后而形成的晶核。
其二是要有过冷度才可能发生结晶，所谓过冷度就是熔体的温度只有在冷却到低于熔点的温度下才能结晶，温度越低过冷度越大。
2、 晶粒的细化：控制过冷度；一般情况下增大过冷度，熔体中的生核率和晶粒的长大速度都增加，但生核速度大于晶粒的增长速度，所以一般情况下金属结晶时过冷度越大，所得到晶粒越细小。
在半连续铸造生产中增加过冷度的主要途径是有降低铸造速度使单位时间内铸锭冷却量增加；降低冷却水的温度使单位时间内铸锭的温降增加；加大冷却水的水压使单位时间内浇到铸锭上的水量增加使铸锭的温降增加；降低铸造温度使铸锭的结晶过程缩短。
3、 动态细化晶粒：对熔体采用机械搅拌、电磁搅拌、超声波振动等，这样一方面可以靠输入的能量使晶核提前生成，另一方面可以使成长中的树枝状晶破碎增加晶核的数目（在这里就要讲一下晶粒的形成，晶粒是先有一个晶核、晶核按多个方向晶轴成长，象树枝一样称之为枝晶，当众多的枝晶共同生长到一定程度互相顶撞，此时熔体添补到枝晶中，围绕它形成了一个枝晶粒）4、 变质处理细化晶粒：向熔体中加入少量的活性物质，促进熔体内部生成晶核或改变晶粒的成长过程，在变形铝合金中一般选用Ti、Zr、B、C等作为晶粒细化剂，我公司铸造时加入Al-Ti-B丝就属于变质处理的方法。
铝合金材料中的晶粒尺寸对性能的影响研究
铝合金材料中的晶粒尺寸对性能的影响研究铝合金是一种非常常见的金属材料，它广泛应用于各种领域，如航空、汽车、建筑和电子等。
铝合金具有良好的重量比、耐腐蚀性和导电性能等优点，因此在许多场合中代替传统的钢铁材料使用。
然而铝合金材料的性能问题也是困扰着制造业的一个难题。
其中一个非常重要的因素就是晶粒尺寸。
晶粒尺寸是指铝合金中晶界的大小，它的大小对材料的力学性能和腐蚀性能等方面有着非常直接和重要的影响。
本文将探讨铝合金材料中的晶粒尺寸对性能的影响研究。
晶粒尺寸对材料性能的影响在铝合金材料中，晶粒尺寸是决定材料性能的一个非常重要的因素。
根据晶粒尺寸的大小，铝合金材料的力学性能、热性能、腐蚀性能等各种性能都会有所不同。
通常情况下，晶粒尺寸越小，材料的性能越好。
首先，晶粒尺寸对铝合金材料的力学性能有着非常重要的影响。
由于存在晶界，晶粒尺寸越小，晶界的数量就会越多。
晶界是固体材料中的缺陷，会对材料的力学性能产生不利影响。
但是，由于晶界的存在可以提高材料的强度和韧性，因此适当增加晶界数量可以使铝合金材料的强度和韧性达到最优化的状态。
因此，晶粒尺寸越小，晶界数量越多，材料的强度和韧性也会越好。
其次，晶粒尺寸还会对铝合金材料的热性能产生影响。
对于金属材料来说，热稳定性是评价其综合性能的一个重要指标。
晶粒尺寸越小，由于晶界对材料的热稳定性有着一定的负面影响，因此材料的热稳定性也会降低。
但是，晶粒尺寸较小的材料其热稳定性可以通过定向凝固等工艺手段进行改善，因此并不是所有情况下晶粒尺寸越小，材料的热稳定性就会越差。
最后，晶粒尺寸还会对铝合金材料的腐蚀性能产生影响。
晶界是金属材料中的电化学反应活动中心，因此处于晶界的区域会更容易发生腐蚀。
晶粒尺寸越小，晶界面积就会增大，从而使得材料的腐蚀速率加快。
因此，如果铝合金材料需要具有较好的耐腐蚀性能，那么需要适当调整晶粒尺寸，以达到平衡解决材料强度和耐腐蚀性能之间的矛盾。
晶粒尺寸控制方法上面已经讨论了晶粒尺寸对铝合金材料性能的影响，接下来就是如何控制晶粒尺寸。
铝及铝合金在熔铸热轧冷轧退火过程中晶粒的演变
7.0mm厚5005热轧卷1/2晶粒
Zhejiang Yongjie Aluminum
7.0mm厚5005热轧卷1/2晶粒
包覆率对钎焊和产品质量的影响
批号117120364热轧终轧温度320℃，为目前正常热终轧温度，该试样在冷轧开 坯阶段取样，热精轧过程中铝板发生动态再结晶，热轧出来的晶粒部分已经再 结晶，晶粒结构为块状晶粒与纤维状晶粒共存。
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3003铸轧料退火软化试样晶粒组织演变
0.35mm3003-H18晶粒
0.35mm340℃退火晶粒
0.35mm360℃退火晶粒
0.35mm380℃退火晶粒
0.35mm400℃退火晶粒
Zhejiang Yongjie Aluminum
1060S铸锭边部显微组织 1060S铸锭边部50倍晶粒组织
1060S铸锭四分之一50倍晶粒组织
1060S—H14成品200倍晶粒组织
Zhejiang Yongjie Aluminum
3xxx系铝及铝合金晶粒组织形貌
3004铸锭显微组织 3004铸锭100倍晶粒组织
3003-O退火200倍晶粒组织
Zhejiang Yongjie Aluminum
5005热轧卷晶粒组织形貌
批号117120363热轧终轧温度280℃，比正常终轧温度稍低，热轧出来 的晶粒呈长条纤维状。
7.0mm厚5005热轧卷边部
7.0mm厚5005热轧卷边部晶粒 7.0mm厚500热轧卷边部晶粒
7.0mm厚5005热轧卷1/2
金属的结晶过程及纯铝铸锭组织观察
金属的结晶过程及纯铝铸锭组织观察金属的结晶过程是指在高温下，金属原子受到热运动的影响，不断地重新组合，形成晶体的过程。
在这个过程中，金属原子不断地进行扩散、聚集，形成各种大小不同、形状不同的晶粒。
晶粒的大小和形状与金属的温度、冷却速度、成分、合金化元素等因素有关，不同的因素对晶粒的影响程度也不同。
纯铝铸锭组织观察是通过光学显微镜或电子显微镜对纯铝铸锭进行研究和观察，以了解其晶粒大小、形状、分布和组织特征等，并结合铸造工艺参数控制等措施，优化铸造过程，改善铸造品质。
纯铝铸锭是指铝含量高于99.5%的铝合金，常用于电子、航空、汽车、建筑等领域的制造。
在铸造过程中，纯铝铸锭的组织特征对其性能具有重要影响，因此需要对其进行结晶过程和组织特征的研究和观察。
在铸造纯铝铸锭的过程中，一般采用直接液态铸造或半连续铸造的方式，即将铝液直接浇注入铸模中，经过一定的冷却后形成固态铝铸锭。
在冷却过程中，铝液逐渐冷却凝固，金属原子开始重新组合形成晶体。
其结晶过程可分为三个阶段。
第一阶段：铝液开始凝固，开始形成晶核。
晶核的形成是依靠同种金属原子的凝聚，在液相中出现降低的过饱和度，使得最先凝结的一些原子能够将周围的金属原子聚集到一起，形成一个微小的晶体。
这个阶段的晶体是以一定的方向生长的。
第二阶段：晶核的数目急剧增加，晶粒逐渐生长到一定大小，但是晶界还存在一些小角度的错配。
这些小角度错配是随着晶粒的生长正常发生的，直到晶粒长大到一定程度，晶界产生完全的二次错配，才会停止晶粒的生长，形成完整的晶体。
第三阶段：晶界转动，系统达到最低能量状态，晶粒尺寸相对比较均匀。
在铸造中，晶粒尺寸的均匀性对铸造质量的影响很大，一般采用铸造工艺中的一些控制措施来影响晶粒尺寸的均匀程度。
通过光学显微镜或电子显微镜对纯铝铸锭进行观察，可以看到其组织结构呈现出多边形晶粒形态，晶粒大小大致相同。
这是因为纯铝铸锭的晶粒生长受到一定程度的限制，即较小的晶核可以生长到较大的尺寸，但生长的速度较慢。
热处理对铝合金的晶粒细化和织构演化的影响
热处理对铝合金的晶粒细化和织构演化的影响热处理在金属材料的制备过程中起着至关重要的作用。
对于铝合金来说，热处理不仅可以调控其晶粒的尺寸和分布，还可以影响其织构演化。
本文将探讨热处理对铝合金晶粒细化和织构演化的具体影响，并介绍几种常见的热处理方法。
1. 热处理对铝合金晶粒细化的影响热处理是通过控制铝合金的受热过程来实现晶粒细化的一种方法。
热处理过程中，铝合金的晶粒尺寸会发生变化，从而影响其力学性能和电化学性能。
晶粒细化可以提高材料的强度和韧性，改善其塑性变形能力。
在热处理过程中，常用的晶粒细化机制主要包括两种：再结晶和晶界退化。
再结晶是指在加热过程中，原有的晶粒重新长大形成新的晶粒，这样可以得到更小且更均匀的晶粒尺寸。
而晶界退化则是在退火处理过程中，晶粒尺寸逐渐减小，晶界面积增加，从而使晶粒变得更细。
2. 热处理对铝合金织构演化的影响织构是指材料中晶粒取向的统计分布。
对于铝合金来说，织构的形成与其晶粒的取向有着密切的关系。
晶粒的取向对铝合金的力学性能和物理特性有着重要影响。
热处理过程中，晶粒的重新排列会导致织构演变。
例如，在时效处理过程中，晶粒的取向会趋向于与应力场或热流场平行，从而形成特定的织构。
不同的热处理方法会导致铝合金织构的差异，进而影响其力学性能和加工性能。
3. 常见的热处理方法在铝合金的制备过程中，常用的热处理方法包括固溶处理、时效处理和退火处理。
固溶处理是指将铝合金加热至固溶温度，使固溶体中的溶质原子溶解在基体中，形成固溶体。
这一步可以使晶粒细化，提高材料的塑性变形能力。
时效处理是在固溶处理之后，将铝合金加热至时效温度并保持一段时间，使溶质原子重新聚集，形成新的相。
时效处理可以进一步调控晶粒的尺寸和分布，改善材料的强度和韧性。
退火处理是指将铝合金加热至退火温度并保持一段时间，然后缓慢冷却至室温。
退火处理主要用于消除材料中的内应力和组织缺陷，提高其塑性和韧性。
4. 结论通过热处理可以有效地调控铝合金的晶粒细化和织构演化。
铝合金金相组织晶粒度
铝合金金相组织晶粒度【实用版】目录1.铝合金的概述2.铝合金的晶粒度对性能的影响3.铝合金晶粒度的检测方法4.铝合金晶粒度的细化方法5.结论正文一、铝合金的概述铝合金是由铝与其他元素（如铜、镁、锰等）通过熔炼和铸造而成的一种金属材料。
铝合金具有高比强度、高耐蚀性、高电导率、良好的抗疲劳性能和成型性能等特点，使其在航空、航天、交通运输、食品包装、电工电子、电气仪表、工业建筑等领域应用广泛。
二、铝合金的晶粒度对性能的影响铝合金的晶粒度是指合金中晶粒的大小和分布。
晶粒度对铝合金的性能有重要影响，如强度、塑性、耐蚀性、导电性等。
一般来说，晶粒度越细，合金的性能越好。
因此，在生产过程中需要对铝合金的晶粒度进行控制。
三、铝合金晶粒度的检测方法铝合金晶粒度的检测方法主要包括以下几种：1.光学显微镜法：通过光学显微镜观察铝合金的晶粒形态和尺寸，以评估其晶粒度。
2.晶粒度评级法：通过比较标准晶粒度图片与实际试样晶粒度的形态，对其进行评级，以评估铝合金的晶粒度。
3.测量法：利用测量仪器（如粒度仪）对铝合金的晶粒度进行测量。
四、铝合金晶粒度的细化方法为了获得良好的铝合金性能，需要对其晶粒度进行细化。
常见的铝合金晶粒度细化方法包括：1.调整熔炼温度：通过控制熔炼温度，使晶粒细化。
2.控制铸造速度：在铸造过程中，适当降低铸造速度，使晶粒细化。
3.添加变质剂：在合金中添加一定量的变质剂，可以使晶粒细化。
4.陶瓷过滤板过滤：在浇铸过程中，使用陶瓷过滤板过滤，可以有效地细化晶粒。
五、结论铝合金的晶粒度对其性能具有重要影响。
通过采用合适的检测方法和细化方法，可以有效地控制铝合金的晶粒度，从而提高其性能。
铸造铝合金断口结晶组织等级标准
铸造铝合金断口结晶组织等级标准一、引言在铸造行业中，铝合金是一种常用的材料，在许多领域都有广泛的应用。
而对于铝合金的质量评定来说，断口结晶组织等级是一个重要的评定标准。
本文将从深度和广度两个角度，探讨铸造铝合金断口结晶组织等级标准的相关内容。
二、浅谈铸造铝合金的断口结晶组织铝合金是一种具有轻质、高强度、良好的耐腐蚀性和导电性的金属材料，因此在航空航天、汽车制造、建筑和电子等领域得到了广泛应用。
而铸造铝合金的断口结晶组织是评定其质量的重要标准之一。
1. 铸造铝合金的结晶组织分类铸造铝合金的结晶组织通常可以分为等轴晶、柱状晶和板条状晶三种类型。
等轴晶是指铸造过程中，晶粒在各个方向上长短基本相等；柱状晶是指晶粒呈柱状，沿着铸件的凝固方向生长；板条状晶则是晶粒呈板条状排列。
不同的结晶组织类型会直接影响铝合金的力学性能和物理性能。
2. 断口结晶组织等级评定标准铝合金的断口结晶组织等级评定标准主要根据晶粒的尺寸、形状和分布情况来进行评定。
晶粒尺寸的大小、形状的规整度以及分布的均匀性都是评定断口结晶组织等级的重要指标。
在实际应用中，通常会采用金相显微镜、扫描电子显微镜等工具对铝合金的断口结晶组织进行观察和评定。
三、深入探讨铸造铝合金断口结晶组织等级标准1. 晶粒尺寸的影响晶粒尺寸是评定断口结晶组织等级的重要指标之一。
通常来说，晶粒尺寸越小，材料的强度和韧性就越好，耐疲劳性和耐腐蚀性也会有所提升。
铝合金的断口结晶组织等级标准中，晶粒尺寸往往是评定材料性能优劣的重要依据之一。
2. 晶粒形状的影响晶粒形状的规整度对铝合金的力学性能也有着重要的影响。
规整的晶粒形状能够使材料的强度更加均匀，提高材料的延展性和塑性。
在评定断口结晶组织等级时，晶粒形状的规整度也是一个重要的考量因素。
3. 晶粒分布的影响晶粒分布的均匀性对铝合金的性能也有着重要的影响。
均匀的晶粒分布能够减少材料中的应力集中现象，提高材料的抗拉强度和抗压强度。
铝合金的组织结构与性能分析
铝合金的组织结构与性能分析铝合金是一种广泛使用的金属材料，其具有良好的耐腐蚀性、高强度、轻量化等特性，被广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。
铝合金的组织结构与性能是影响其在不同应用领域中性能表现的重要因素。
铝合金的组织结构主要由铝基体和加入的合金元素组成，其中合金元素的种类和含量对铝合金的性能有很大的影响。
常见的铝合金中，掺入铜、锌、镁等元素，通过不同的制造过程，可以得到各具特色的组织结构和性能。
以铜铝合金为例，铜对铝的作用主要是增加合金的强度和热处理稳定性。
在普通状态下，铝合金中的铜元素会溶解在铝基体中，形成固溶体结构。
但当铜元素的含量达到一定程度时，铜元素就会与铝形成非均匀的固溶体，出现脆化现象。
为了避免这种情况的发生，需要对铝合金进行适当的时效处理，使合金中的铜元素重新溶解并沉积到铝基体中，形成均匀的固溶体结构。
除了合金元素的影响外，铝合金的制造工艺也对其组织结构和性能有很大的影响。
例如，在加热、变形等过程中，铝合金的晶粒结构会发生变化。
合适的加热温度和保温时间可以促进铝合金中的晶粒长大，增加其晶粒尺寸，从而提高其力学性能。
但过高的加热温度和过长的保温时间也会引起晶粒过粗，导致铝合金产生裂纹和变形等缺陷。
另外，铝合金的热处理工艺也是影响其组织结构和性能的重要因素。
常见的热处理方式包括固溶处理和时效处理。
固溶处理是将铝合金加热至一定温度，使合金元素溶解在铝基体中，然后快速冷却，形成固溶体结构。
时效处理则是在固溶处理后，将铝合金再次加热，使固溶体结构中的合金元素重新沉淀，形成更为均匀的微观结构，从而提高铝合金的强度和韧性。
总的来说，铝合金的组织结构与性能是相互作用的，不只是由某一因素决定的。
在选择铝合金应用于特定领域时，需要考虑其组织结构和性能特点，选用合适的合金元素和制造工艺，从而最大限度地发挥其优良的性能表现。
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铝合金的凝固和组织中的晶粒
一、熔体的凝固过程：
在半连续铸造过程中，熔体的浇铸和凝固是同时连续地进行的。
对铸锭而言，冷却是分两次实现的。
一次冷却是在结晶器内完成的，熔体进入结晶器后靠结晶器导热，在结晶器内形成一定厚度的凝固壳。
此后随着铸造机下降，被拉出结晶器，遇到结晶器底部浇出的冷却水（称之为二次冷却）从此完成凝固的全部过程。
这个凝固过程在金属学中称为金属结晶。
二、铸锭的正常晶粒组织
从理论上讲，在工业生产条件下，铸锭的晶粒组织由三个区域组成：即外层表面的细等轴晶区，由此往里的柱状晶区和中心等轴晶区。
但在实际铝合金生产中铸锭在强度大的冷却条件下，经过Al-Ti-B的细化处理，铝合金铸锭的组织往往全部是等轴晶。
铸锭晶粒的大小将直接影响铝加工制品的力学性能和加工性能，所以它被作为衡量铸锭质量的一个主要指标。
三、影响铸锭晶粒的因素
1、熔体结晶的条件：熔体结晶有两个条件是必不可少的，其一是结晶必需要先形成晶核，熔体中的晶核分两种。
自发晶核是在低于结晶温度时，熔体由于能量起伏或液相起伏形成的晶核。
非自发晶核是外来粒子进入熔体后而形成的晶核。
其二是要有过冷度才可能发生结晶，所谓过冷度就是熔体的温度只有在冷却到低于熔点的温度下才能结晶，温度越低过冷度越大。
2、晶粒的细化：控制过冷度；一般情况下增大过冷度，熔体中的生核率和晶粒的长大速度都增加，但生核速度大于晶粒的增长速度，所以一般情况下金属结晶时过冷度越大，所得到晶粒越细小。
在半连续铸造生产中增加过冷度的主要途径是有降低铸造速度使
单位时间内铸锭冷却量增加；降低冷却水的温度使单位时间内铸锭的温降增加；加大冷却水的水压使单位时间内浇到铸锭上的水量增加使铸锭的温降增加；降低铸造温度使铸锭的结晶过程缩短。
3、动态细化晶粒：对熔体采用机械搅拌、电磁搅拌、超声波振动等，这样一方面可以靠输入的能量使晶核提前生成，另一方面可以使成长中的树枝状晶破碎增加晶核的数目（在这里就要讲一下晶粒的形成，晶粒是先有一个晶核、晶核按多个方向晶轴成长，象树枝一样称之为枝晶，当众多的枝晶共同生长到一定程度互相顶撞，此时熔体添补到枝晶中，围绕它形成了一个枝晶粒）
4、变质处理细化晶粒：向熔体中加入少量的活性物质，促进熔体内部生成晶核或改变晶粒的成长过程，在变形铝合金中一般选用Ti、Zr、B、C等作为晶粒细化剂，我公司铸造时加入Al-Ti-B 丝就属于变质处理的方法。
四、粗大晶粒
在宏观组织中出现的均匀或不均匀的大晶粒均称为粗大晶粒。
1、粗大晶粒的宏观组织：粗大晶粒在铸锭的低倍试片检查时很容易发现，为了便于区别根据其直线尺寸，分别为五个级别：一级晶粒 1.17mm、
二级晶粒1.59mm、三级晶粒2.16mm、四级晶粒2.78mm、五级晶粒3.76mm。
正常情况下铸锭的晶粒度一般控制在二级以上。
有时由于工艺控制不当，铸锭中可出现超大晶粒，其尺寸有时可以超过正常晶粒的几倍，乃至几十倍。
2、粗大晶粒产生的原因：主要原因是，当铸造冷却速度慢时过冷度小，生成晶核的数量小，晶粒成长速度快则会产生均匀的粗大晶粒。
其次是熔铸工艺的影响，如熔体过烧或局部过热使熔体中的非自发晶核急剧熔解，结晶核减少；熔体在炉内停留时间过长，
大量的非自发晶核活性减弱；铸造温度高，熔体中的晶核生成困难，相对晶粒的增长速度增加；铸造漏斗尺寸不合适或摆放不正和漏斗堵眼，造成液流分配不均匀，使液穴中温度不均匀，温度高的地方晶粒成长速度快而形成大晶粒；Al-Ti-B等细化剂加入方式不正确或在熔体中停留时间过长，使细化效果降低。
五、防止产生粗大晶粒的措施
1、加强操作，严格控制熔体过烧或局部过热，熔炼过程中要加强搅拌，经常测温。
2、防止熔体在炉内停留进间过长，一般不允许超过4小时。
如超时必须重新精炼和增加Al-Ti-B细化剂用量。
3、根据实际情况选择合理的铸造温度。
因为低温铸造虽然缩短了结晶时间而使铸锭晶粒细化，但铸造温度低也会使熔体粘度增大不利于熔体中的氧化夹杂物和气体上浮和逸出，而使铸锭产生夹渣和疏松。
根据我公司的实际情况建议每年5月-9月采用下限铸造温度，11月-来年4月采用上限铸造温度。
4、铸造检查好漏斗不得有堵眼，漏斗眼尺寸因长期使用损坏，大小相差悬殊时修补后再用。
在使用时漏斗要放在中心部位.
5、根据不同的合金合理选择Al-Ti-B的加入量。
六、羽毛状晶
羽毛状晶属于畸形晶粒，因其型状在低倍试片中酷似羽毛故称之为羽毛状晶。
该组织严重地影响铸锭质量和加工制品性能，所以应严格控制，其形成机理理论性较强，所以在这里就不讲了，但其预防措施恰巧和预防粗大晶粒一致，所以我们只要掌握了预防粗大晶粒的措施，也就能完全防止铸锭中羽毛状晶的产生。