ADC12铝合金的细化变质处理
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。
铝合金液熔体处理晶粒细化与变质处理
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库《铝合金铸件铸造技术》课程教案铝合金液熔体处理—晶粒细化与变质处理制作人：张保林陕西工业职业技术学院铝合金液熔体处理——晶粒细化与变质处理一、概述对铝合金熔体进行细化、变质处理，以控制铝铸件的铸态组织是铸造铝合金熔炼的重要一环，也是获得高品质铝铸件的基本条件。
对于A1-Cu系、Al-Mg系、Al-Zn系等固溶体型合金，为防止产生铸造裂纹，提高力学性能，一般都需要进行细化处理，以使α(A1)固溶体的晶粒细化；对A1-Si系合金一般也常对其进行α(A1)晶粒细化处理。
二、晶粒细化α(A1)晶粒细化处理。
常用的晶粒细化剂有钛、硼、锆及稀土金属等，以中间合金或盐类形式加入铝液。
（1）中间合金形式加入常用细化剂主要有Al-Ti、Al-B、Al-Ti-B和Al-Ti-C等中间合金。
这些细化剂加入铝液后产生大量的TiAl3、AlB2、TiB2、TiC等微粒，它们熔点都较高，且晶格常数与α(A1)固溶体的很相近，所以作为异质核心抑制树枝状初生α(A1)晶粒的长大。
不同的细化剂细化效果和衰退特性是有区别的。
常用的Al-5％Ti、Al-5％Ti-1％B和A1-4％B细化剂对A356合金(与ZLSi7Mg相近)晶粒作用效果比较见图1。
图1 A356合金晶粒细化效果比较细化剂的加入量和合金种类、成分、加入工艺、熔炼温度、浇注时间等有关，细化剂的加入温度一般为710～730℃，加入量占合金的0.4％～0.6％。
添加Ti、B元素细化处理的铝液中，如果存在Zr、Cr、Mn等元素，将减弱细化效果，甚至出现“中毒”而失去细化效果。
其原因有些研究者认为是由于Zr、Cr、Mn等元素与TiAl3、TiB2、TiC微粒之间发生作用，形成了新相改变了原有的点阵常数，因而失去了异质核心作用所造成的。
（2）盐类形式加入。
含有很强晶粒细化作用的Ti、B、Zr等元素的氟钛酸钾、氟硼酸钾、氟锆酸钾等盐类物质。
汽车发动机缸体用ADC12铝合金铸造成分优化
汽车发动机缸体用ADC12铝合金铸造成分优化摘要：随着汽车工业的蓬勃发展，汽车产业在现代先进科技的支持下朝着轻量化而高速、低排放的方向前进，越来越多汽车使用高性能铝合金替代传统的钢铁材料，尤其是在制造汽车发动机的缸体和缸盖等零部件方面。
铸造铝硅合金具备优良的力学性能和成型性能，是铝合金材料使用中相对广泛的一种体系。
普通合金力学性能低，提高硅合金的力学性能成为当前需要解决的问题。
本文围绕ADC12铝合金出发，分析该合金铸造的成分优化途径的实现。
关键词：汽车；ADC12；成分；铸造；优化使用铸造铝合金材料制备汽车发动机不仅仅能够提高汽车发动机性能，也可以减轻汽车发动机的重量，与灰铸铁工艺相比，铸造铝合金材料具备更优良的导热性能，使用该材料制备的发动机能够更好散热，避免汽车发动机在工作过程中出现局部高温现象。
目前国内外汽车制造多采用共晶与亚共晶铸造硅合金材料来制备发动机缸体，通过一系列的强化处理之后，合金的强度与加工性能明确改善。
ADC12铸造铝合金材料有热膨胀系数小和优良的耐腐蚀性能，目前被广泛运用在制作汽车发动机缸体、缸盖、动力工具等零部件中，前景广阔。
1.汽车发动机缸体材料的发展运用现状汽车发动机缸体是组成发动机的重要零部件，约占整车总质量的18%，整体结构复杂，壁厚分布不均匀，薄处仅为3~5mm，发动机的工作环境恶劣，在高温与高压状态下工作，最相对运动，刚提零件内部会产生很大的机械应力和热应力，同时要承受多处剧烈的磨损，所以在生产与设计上，汽缸体材料的选择十分关键。
目前汽缸体生产材料主要有几种：①灰铸铁气缸体，这种材料有很好的机械性能与铸造性能、减震性能与耐磨性能，因此成为汽缸体的首选材料。
目前灰铸铁缸体铸件材料有 HT200、 HT250、HT300等。
灰铸铁中碳元素形态对材料的力学性能有重要影响，以石墨碳元素形态出现的时候，由于石墨本身具备良好的润滑性能，可防止缸体的剧烈磨损，但是这种材料长而薄，表面平坦端部尖锐，平坦部分很容易造成石墨脱落，而尖锐部分很容易造成应力集中，出现裂纹导致力学性能下降。
Sm对ADCl2铝合金变质效果影响的研究
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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。
adc12钝化处理工艺
adc12钝化处理工艺
ADC12是一种常用的铝合金材料，钝化处理是一种常见的表面处理工艺，旨在提高材料的耐腐蚀性和表面质量。
以下是ADC12钝化处理的一般工艺步骤：
1. 清洗：将ADC12材料的表面清洗干净，去除灰尘、油污和其他杂质。
2. 酸洗：将ADC12材料浸泡在酸性溶液中，以去除氧化层和其他表面污染物。
常用的酸洗溶液包括硝酸、硫酸和盐酸。
3. 中和：用碱性溶液中和酸洗后的ADC12材料表面，以中和酸性残留物，并为后续工艺步骤做准备。
4. 钝化处理：将ADC12材料浸泡在含有钝化剂的溶液中，以形成一层钝化膜。
常用的钝化剂包括铬酸盐、硝酸盐和磷酸盐。
钝化膜可以提高材料的耐腐蚀性能，并改善其表面质量。
5. 清洗：将钝化处理后的ADC12材料进行清洗，以去除钝化剂残留物。
6. 干燥：将清洗后的ADC12材料进行干燥，以确保表面干燥，防止产生水渍和氧化。
需要注意的是，具体的工艺步骤可能会因不同的钝化剂和设备而有所差异。
因此，在实际应用中，应根据具体情况调整和优化钝化处
理工艺。
同时，钝化处理后的ADC12材料应储存在干燥、通风和无腐蚀性气体环境中，以延长钝化膜的寿命和保持其良好的表面性能。
adc12阳极氧化工艺
adc12阳极氧化工艺ADC12阳极氧化工艺简介•ADC12阳极氧化工艺是一种用于铝合金表面处理的方法。
•它通过电解方法在铝合金表面生成一层氧化膜，以增加其硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
工艺步骤1.准备工作–清洗铝合金构件，去除表面的油污和杂质。
–修复铝合金表面的缺陷，如划痕或变形。
2.酸洗–将铝合金构件浸泡在酸性溶液中，去除表面的氧化物和杂质。
–酸洗可以采用盐酸或硫酸等酸性溶液。
3.阳极氧化–将酸洗后的铝合金构件放置在电解槽中，作为阳极。
–在阳极槽中加入适量的氧化剂，如硫酸、硫酸铅或硼酸等。
–通过施加直流电压，使阳极与阴极（通常为铝）之间形成电解池，启动氧化反应。
–氧化时，阳极表面生成一层致密的氧化膜，该膜与铝基体牢固结合。
4.封孔–氧化后的铝合金构件可能会在氧化膜表面形成微小的孔洞。
–为防止孔洞进一步腐蚀，需进行封孔处理。
–封孔方法可以采用热水封孔、冷水封孔或使用特定的有机封孔剂。
5.染色–阳极氧化后的铝合金构件可以进行染色处理，以增加其外观效果。
–可使用有机染料或金属盐类染料进行染色。
–不同染料可呈现不同的颜色，如金黄、黑色、蓝色等。
6.封面–进行染色后，需要封闭染料在表面的沉积。
–可以使用热水、蒸汽或镀膜等方法进行封面处理。
应用领域•ADC12阳极氧化工艺广泛应用于铝合金制品的表面处理，包括：–电子产品外壳、散热器等电器电子产品的外观处理。
–汽车零部件的表面处理，提高其耐蚀性和抗磨损性。
–家居产品的装饰处理，增加其美观度和耐用性。
–建筑材料的表面处理，提高其抗风化能力和耐候性。
总结•ADC12阳极氧化工艺是一种重要的铝合金表面处理方法。
•它能够显著提高铝合金构件的硬度和耐腐蚀性能。
•通过染色和封面处理，还可为铝合金构件增添多种颜色和美观性。
•在不同领域的应用中，ADC12阳极氧化工艺发挥着重要作用。
工艺优势•高耐腐蚀性：经过阳极氧化处理的铝合金构件表面形成的氧化膜具有良好的耐腐蚀性，能够有效抵抗化学物质、湿气和氧气的侵蚀。
ADC12铝合金的细化变质处理
ADC12铝合金的细化变质处理一、实验目的1）熟练ADC12铝合金的熔炼、精炼、细化和变质处理过程。
2）了解ADC12铝合金的组织变质处理的基本原理和方法。
3）分析晶粒细化剂（Al-5Ti-B\Al-5Ti-C）对ADC12合金的组织的细化效果及其影响。
4）分析变质剂（Mn\Sr) 对ADC12合金的组织的变质效果及其影响。
5）分析RE元素对ADC12合金的组织的细化变质效果及其影响。
6）了解各种变质的的单因素影响及正交实验的效果。
二、原理概述由于Al-Si共晶合金(ADC12)有很好的铸造性能,且铸件轻、比强度高、热膨胀系数小、耐腐蚀性能高及切屑性能好, 故被广泛用于航天航空、汽车等工业。
在再生铝合金ADC12铸件中，α-Al相是最主要的组织。
在铸态时，α-Al相呈树枝状，并且比较粗大，其取向没有一定的规律，较为杂乱，这使得其性能不是很好。
Fe在A l合金中通常被认为是最有害的杂质元素, 常见的Fe相为α-Fe 相( A l8 S iFe2 )和β-Fe 相( Al5 SiFe) 两种。
硬而脆的针状的β-Fe相会破坏金属基体的连接强度, 大幅降低合金的力学性能(如抗拉强度)。
Fe在A l合金中作为有害元素会显著降低合金的力学性能, 影响断裂粗糙程度等。
1.铝硅合金的细化处理铝硅合金细化处理的目的主要是细化合金基体α-Al的晶粒。
晶粒细化是通过控制晶粒和形核和长大来实现的。
细化处理的基本原理是促进形核，抑制长大。
对晶粒细化的基本要求是：1）含有稳定的异质固相形核颗粒、不易溶解。
2）异质形核颗粒与固相α-Al间存在良好的晶格匹配关系。
3）异质形核颗粒应非常细小，并在铝熔体中呈高度弥散分布。
4）加入细化剂不能带入任何影响铝合金性能的有害元素或杂质。
晶粒细化剂的加入一般采用中间合金的方式。
常用晶粒细化剂有以下几种类型：二元Al-Ti合金、三元Al-Ti-B合金、Al-Ti-C合金以及含稀土的中间合金。
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ADC12铝合金的细化变质处理
一、实验目的
1）熟练ADC12铝合金的熔炼、精炼、细化和变质处理过程。
2）了解ADC12铝合金的组织变质处理的基本原理和方法。
3）分析晶粒细化剂（Al-5Ti-B\Al-5Ti-C）对ADC12合金的组织的细化效果及其影响。
4）分析变质剂（Mn\Sr) 对ADC12合金的组织的变质效果及其影响。
5）分析RE元素对ADC12合金的组织的细化变质效果及其影响。
6）了解各种变质的的单因素影响及正交实验的效果。
二、原理概述
由于Al-Si共晶合金(ADC12)有很好的铸造性能,且铸件轻、比强度高、热膨胀系数小、耐腐蚀性能高及切屑性能好, 故被广泛用于航天航空、汽车等工业。
在再生铝合金ADC12铸件中，α-Al相是最主要的组织。
在铸态时，α-Al相呈树枝状，并且比较粗大，其取向没有一定的规律，较为杂乱，这使得其性能不是很好。
Fe在A l合金中通常被认为是最有害的杂质元素, 常见的Fe相为α-Fe 相( A l8 S iFe2 )和β-Fe 相( Al5 SiFe) 两种。
硬而脆的针状的β-Fe相会破坏金属基体的连接强度, 大幅降低合金的力学性能(如抗拉强度)。
Fe在A l合金中作为有害元素会显著降低合金的力学性能, 影响断裂粗糙程度等。
1.铝硅合金的细化处理
铝硅合金细化处理的目的主要是细化合金基体α-Al的晶粒。
晶粒细化是通过控制晶粒和形核和长大来实现的。
细化处理的基本原理是促进形核，抑制长大。
对晶粒细化的基本要求是：
1）含有稳定的异质固相形核颗粒、不易溶解。
2）异质形核颗粒与固相α-Al间存在良好的晶格匹配关系。
3）异质形核颗粒应非常细小，并在铝熔体中呈高度弥散分布。
4）加入细化剂不能带入任何影响铝合金性能的有害元素或杂质。
晶粒细化剂的加入一般采用中间合金的方式。
常用晶粒细化剂有以下几种类型：二元Al-Ti合金、三元Al-Ti-B合金、Al-Ti-C合金以及含稀土的中间合金。
它们是工业上广泛应用的最经济、最有效的铝合金晶粒细化剂。
这些合金元素加入到铝熔体中后，会与Al发生化学反应，生成 TiAl3、TiC、B4C等金属间化合物。
这些金属间化合物相在铝熔体中以高度弥散分布的细小异质固相颗粒存在，可以作为α-Al形核的核心，从而增加反应界面和晶核数量，减小晶体生长的线速度，起到晶粒细化的作用。
晶粒细化剂的加入量与合金种类、化学成分、加入方法、熔炼温度以及浇注时间等有关。
若加入量过大，则形成的异质形核颗粒会逐渐聚集，当其密度比铝
熔体大时，会聚集在熔池底部，丧失晶粒细化能力，产生细化效果衰退现象。
晶粒细化剂加入合金熔体后要晶粒孕育期和衰退期两个时期。
在孕育期内，中间合金完成熔化，并使起到细化作用的异质形核颗粒均匀分布且与合金熔体充分润湿，逐渐达到最佳的细化效果。
此后，由于异质形核颗粒的溶解而使细化效果下降；同时异质固相颗粒会逐渐聚集而沉积在熔池底部，出现细化效果衰退现象。
当细化效果达到最佳值时进行浇注是最为理想的。
随合金的熔炼温度和加入的细化剂种类的不同，达到最佳细化效果所需的时间也有所不同，通常存在一个可接受的保温时间范围。
合金浇注温度会影响最终的细化效果。
在较小的过热度下浇注可以获得良好的细化效果；随着过热度的增大，细化效果将下降。
通常存在一个临界温度，低于该温度时温度变化对细化效果的影响并不明显，而高于此温度时，随着浇注温度的升高，细化效果会迅速下降。
该临界温度同合金的化学成分和细化剂的种类以及加入量有关。
2．铝铁合金的变质处理
Fe在铝合金中最大的危害在于Fe与铝合金中其它元素结合生成了各种粗大金属间化合物，尤以粗大片状的β铁相危害最为显著，呈汉字状的α铁相对于性能的影响危害较小，因此铁相形貌的改变主要目的是减少粗大片状相的出现，将铁相形貌变为危害较小的汉字状或块状。
加中和元素是指通过加入某些合金元素来改变铁相的生长方式，促进α铁相的生成，并抑制β铁相的形成。
Mn的加入能显著减少针状铁相的数量和尺寸，甚至能使针状铁相完全消失，原因是Mn加入后扩大了α铁相区，从而有利于针状铁相向α铁相转变，普遍认为Mn的加入量应为Fe含量的一半。
陈东风等人研究表明，铝合金中添加一定量的Mn后有效地改变了初生Al3Fe相的形态，同时β铁相的数量和尺寸得到有效减少甚至完全消失，但是Mn元素的最佳添加量要依情况而定，且当Mn与Fe的摩尔比从1.3变到1.5时，针状富铁相被块状相取代而消失。
张磊、焦万丽等人发现结合预先热处理能减少Mn元素的加入量就能达到比较好的效果，并发现Mn与Fe的摩尔比为0.5～1.1时为适宜的加入量；Mn的加入量可以控制铁相杂质的粒径大小，并且联合处理后的抗拉强度和塑性也有所提高。
Cr的作用与Mn相似，能改善Fe含量超标的铝合金的性能，但是Cr的熔点高，需要在铝熔体温度很高时加入，容易造成铝液严重氧化，使得生产操作不方便。
RE聚集在铝基体的晶界处，通过与Al结合生成富铁相形核核心、影响溶质原子的扩散过程及杂质相的生长方式、取代富Fe相中部分组成元素来降低Fe/Mn等途径提高富Fe相的形核率促使Fe相多维生长，达到良好的变质效果。
三、实验设备及材料
1）井式坩埚电阻炉、石墨坩埚、钟罩。
2）ADC12铝合金、Al-5Ti-1B、Al-5Ti-C、Al-10Sr、Mn、Al-10RE、C2Cl6、金相试样预磨机和抛光机、4%HF、砂纸等。
3）铁制模具，浇铸勺、鳄鱼钳、耐热涂料等。
5. Al-10Re变质实验
四、实验内容及步骤
1）在经预热石墨坩埚中加入ADC12合金原料，升温至720℃直至合金熔化2）用0.4%的C2Cl6精炼除气处理。
3）向石墨坩埚中分别加入质量分数为0.2%、0.4%、0.6%、0.8%的Al-10Re进行晶粒细化变质处理。
处理方法是，将按比例称量好的中间合金以铝箔包好后用钟罩压入熔体中
4）保温15分钟后分别扒渣浇注。
10x40 ADC12+0.4Re 10x40 金相图
ADC12原始样10x40金相图
细化后对比ADC12前后的金相图，0.4%的Al-10Re进行晶粒细化变质处理，但是细化效果不是很明显。
细化后，显微镜视野里出现横贯视野的结晶，片状物显得长与密集。
其实只是用光学纤维镜来做观察，就评价细化剂的作用是非常不明智的。
应该做一个扫描电镜观察，还要做一个颗粒大小的评估。
此外，试样的力学性能，还有强度也应该做一系列的评估。
综合各方面的检测结果，我们才可以去评价晶粒细化变质处理后的效果。
2013年5月23日。