铝合金变质剂的变质效果
镧对A356铝合金变质及其机制的研究
实验所用添加材料为纯度 99 2 实验过程
将称取一定量的 A356 铝合金放入电阻坩埚炉 中升温 , 待其完全熔化 , 向熔体中加入 La , 熔体处 理温度为 790～810 ℃。根据制定的保温时间 , 静 置一定时间后 , 将熔炼好的熔体适当搅拌后 , 浇入 已经预热到 200 ℃的模具中 。对模具温度的控制保 证了铸件凝固时的过冷度相同 , 有利于进行最终 铸件组织性能的比较 。浇铸模为铸铁模 , 模具预热 温度 200 ℃。具体示意图见图 1 。
3 结 论
1. La 对 A356 铝合金组织具有明显的变质效 果 , 可使共晶硅的形态发生显著的变化 , 由粗大的 板条状 , 变为细小的颗粒状 。且随着 La 含量的增 加 , 变质效果愈加显著 , 其中 La 含量 1. 0 %的变质 效果最佳 。当 La 含量过高时 , 组织中会出现金属 间化合物 , 降低材料的性能 。
(1) 在实验过程中 , 没有对铝合金熔体进行除
变质元素对铸造Al_Si合金共晶结晶的作用及机制
twin re-entrant groove
共晶团以松散的共生模式呈辐射状生长[6]，这既可 以自型壁向内发展，也可以按内生方式，见图3。因非 规则共晶生长界面参差不齐且为非等温面，各个Si片 端部领先于α-Al相深入到液体中。最终形成的共晶团 是α-A1和板片状Si紊乱排列的两相混合体，其共晶Si 为源自相同核心经有限分枝所形成。这与灰铸铁共晶 团的情形很相似，只是因为石墨及硅分别形成旋转孪
关键词：Al-Si合金；共晶结晶；变质处理；硅晶体形貌；生长动力学 中图分类号：TG146.2+1 文献标识码：A 文章编号：1001-4977 （2011） 11-1073-07
Function of Modification Element on Eutectic Solidification of
Al-Si共晶符合非小平面-小平面非规则共晶的一般 特征，以“偏离”及“汇聚”交替方式生长[1]。在普通 铸造条件下，未经变质处理的Al-Si合金液凝固后Si晶 体的形貌如图 1a、c[2]所示。其共晶 Si为粗大 板片状 （金相磨面上看似针状或条状），呈无方向性非规则分 布，对共晶及近共晶成分的铝硅合金还常有少量初晶 Si。这样的组织致使Al-Si合金的力学性能较低。为此， 铸造生产中通常以含Na及Sr等变质剂对Al-Si合金液进 行变质处理，以实现共晶Si“片状-纤维状”的形态转 变，且消除初晶Si，凝固后共晶Si转变为细小的纤维 状，见图1b、d[3]，亦或伴有少量细片状。这一组织改 变对铸造Al-Si合金性能的提高极具意义，其抗拉强度 可升高50%左右，塑性甚至可升高3倍左右。
根据Al-Si合金变质的IIT机制，从晶体几何的角度 推 算 出 变 质 元 素 对 Si 的 理 想 原 子 半 径 比 （r/rS）i 为 1.646。据此，人们采用接近这一理想比值的其他元素 对Al-Si合金的变质效果 进行 了 广 泛 探 索 ，包 括 Ca、 Ba、Sb等，以及Y、Eu、Yb等一些稀土元素。结果显 示，这些元素的确具有不同的变质效果，其中，Na、 Sr、 Ba、 Ca、 Eu 等 变 质 元 素 将 共 晶 Si 转 变 为 纤 维 状 ， 而Y、Sb、Yb等元素可将共晶Si转变为短小片状或块 状，见图5[12]。但受多方面其他因素制约，目前国内外 实际应用的仍然以Sr和Na为主。鉴于工艺稳定性及环 境因素，Na变质在一些国家也已逐步被淘汰。
6班-铝硅合金的细化和变质处理实验报告
1．实验目的1)熟悉铸造铝硅合金的熔炼、精炼、细化和变质处理的过程；2)掌握铸造铝硅合金精炼、细化和编制处理的基本原理及方法；3)掌握细化剂和变质剂对铸造铝硅合金的影响。
2．实验内容1)对熔融的Al-7Si合金进行细化处理；2)对熔融的Al-7Si合金进行变质处理；3)在光学显微镜下观察，评价合金的细化和变质处理效果。
3．实验原理3.1 铝硅合金晶粒细化技术及其机理铸造铝合金铸态时通常呈现三种不同的晶粒状态：等轴晶、柱状晶和枝状晶。
有目的地一直柱状晶和枝状晶生长，促进细小等轴晶形成，这种工艺过程就叫做晶粒细化处理。
晶粒细化是通过控制晶体的形核和长大来实现的。
细化处理的最基本原理是促进形核，抑制长大。
而形核质点主要有两种来源：一是包括快速凝固法、动力学方法和成分过冷法等的内生形核质点，二是向熔体中添加晶粒细化剂的外来形核质点。
目前，添加细化剂成为生产过程中最有效、最实用的方法。
对于铝硅合金，通常将细化元素Ti、B以中间合金的形式加入熔体来实现晶粒的细化。
3.2 铝硅合金变质处理技术及其机理铝硅合金中，由于Si相在自然生长条件下会长成块状或片状的脆性相，严重的割裂基体，降低合金的强度和塑性，因而必须采用变质处理工艺，使共晶硅形貌发生变化，提高合金性能。
4．实验步骤1)在两个Al2O3坩埚中分别加入1000g的铝硅合金原料，在电阻炉中升温至720℃，溶化后保温1小时以促进成分的均匀化；2)对精炼处理后的Al-7Si合金教主一组试样；3)向一个坩埚中加入0.03%的B进行晶粒细化处理；4)向另一个坩埚中加入0.03%的Sr进行变质处理；5)1-2人为一组，每个20-30分钟以组为单位浇注试样，为充分观察细化和变质处理的孕育期和衰退期，应至少浇注4组试样；6)对各组试样进行处理，在光学显微镜下观察，评价合金的变质效果，观察晶粒尺寸。
5．实验结果分析5.1 晶粒细化效果分析将实验分成三个实验组，第1组为未加细化剂处理的原料铸型，第2组为加入细化剂处理20min后的原料铸型，第3组为加入细化剂处理40min后的原料铸型。
镧、钕、铈对4004铝合金变质效果研究的开题报告
镧、钕、铈对4004铝合金变质效果研究的开题报告
一、选题背景
随着工业化的发展和科技的进步, 铝合金得到了广泛的应用。
4004
铝合金是一种强化型铝合金，具有优良的机械性能和耐腐蚀性能。
但是
在高温、高压环境下，4004铝合金会发生晶粒长大和析出物变质等现象，降低了其力学性能和使用寿命。
因此，如何有效地改善4004铝合金的耐热性能，是当前研究的热点问题。
本研究选取了镧、钕、铈三种元素，探究其对4004铝合金变质效果的影响，旨在为改善4004铝合金的耐热性能提供理论依据。
二、研究内容
本研究将采用以下方法：
1. 实验方案设计：选取适当的镧、钕、铈元素掺杂比例和工艺条件，设计合适的实验方案。
2. 实验制样：按照实验方案制备含有不同元素掺杂的4004铝合金
试样。
3. 实验测试：对制备的试样进行热处理，然后进行显微结构观察、
力学性能测试、电子探针分析等实验室测试，探究不同元素的掺杂对4004铝合金晶粒长大和析出物变质的影响。
4. 数据分析：通过对实验所得数据的统计和分析，总结铝合金中不
同元素掺杂对其变质效果的影响。
三、研究意义
本研究将为改进4004铝合金的耐热性能提供一定的理论支持，为制造更耐高温、高压环境下使用的铝合金提供新思路和新方法。
此外，通
过铝合金的研究，还可以为其他材料的研究提供一定的参考和借鉴作用。
四、研究进度
目前，研究工作正在进行中。
实验方案设计已基本完成，即将进入试样制备和实验测试阶段。
预计研究完成时间为半年至一年。
变质剂对高硅铝合金标准样品组织均匀性的影响
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。
铸造铝合金精炼变质的好材料_稀土合金
专题论述特种铸造及有色合金 1999年第5期铸造铝合金精炼变质的好材料——稀土合金上海大学 唐多光Ξ摘 要 讨论了稀土合金在铸造铝合金中长效变质和将精炼后的铝合金液长时间保持纯净的原理。
应用稀土合金变质和精炼的工艺对环境不造成任何污染,为创造绿色集约化铸造业提供了一种极好的选择。
关键词:稀土 变质 精炼 绿色集约化铸造业An Excellen tM a ter i a l for Ca sti ng A lA lloy Ref i nem en t and M od if ica tion—Rare-Earth A lloyTang D uoguang(Shangha i Unv iersity)ABSTRACT T he long effective m odificati on and the persisten t refinem en t fo r R E treated casting A l al2 loy w as discu ssed,and m odifying and refin ing techno logies w ith rare2earth alloy never po llu te the envi2 ronm en t,so it w ill be one of the best cho ices fo r the green and in tegral foundryKey W ords:Rare-Earth,M od if ica tion,Ref i ne m en t,Green and I n tegra l Foundry, 铸造铝合金熔炼一般要精炼、变质处理,有的还需晶粒细化。
铝合金精炼多属于吸附精炼[1],如用ZnC l, M nC l,C2C l6,C l2(气)等有毒精炼剂以及N2(气)、A r (气)和各种无公害精炼剂。
变质方面,80年代以来发展了以Sr为代表的长效变质剂,但含锶的铝合金有一个副作用是极易吸气。
用热分析法检测共晶Al-Si合金变质效果的试验研究
表 ２ 合 金 化 验 成 分 （ 量分 数 ） 质
兀 素 Ｓ ｉ Ｃｕ Ｍｎ Ｍｇ Ｆｅ
～
Ｏ ３ ｐ ｏ ｐ ｏ ｉ ａｔｒｔｖ ｅ ｏ ｔ ｅｂ ｓ ｆｅ ｔ ． ％ ｈ ｓ ｈ ｒｃ ｌｅａｉｅｌｄ ｔ ｈ ｅ ｔｅｆｃ ，ｍａ ｉ ｍ ｒｅ ｉｇ ｔｍｐ ｒｔ ｒ ｆｎ ｔｉｍ ａｔａｔｒｔｖ ｓ６ ℃ ａ ｄ ｘｍｕ ｆｅｚｎ ｅ ｅａｕ ｅ ｏ ａ ｒ ｕ ｓ ｌ ｌｅａｉｅ ｉ ｎ
ｉ ｉａ ｅ ｈａ ｈｅ ｔ ｅｒ ａ ｎ ｌ ｓｓ ｗａ ｌｄ ｉ ｏｒ ｔ ｌｉ １Ｓｉ ｌｏｙｍ ｏｄｉｉａ ｉ ｆｅ ｔ ｎｄ ｃ ｔ ｄ ｔ ｔｔ ｈ ｍ ｌａ ａ ｙ ｉ ｓｖａｉ ｎ ｆ ｅ ｅ ｌ ｎｇ Ａ 一 ｌ ａ ｆｃ ｔｏｎ ｅ ｆ ｃ ．Ｔ ｈｅｅ ｐｅ ｉ ｅ ｔｓ ｏｗｅ ｈａ ．２ ｘ ｒｍ ｎ ｈ ｄ ｔ ｔ０
加 工 工 艺
材 料 研 究
用热 分析 法检 测共 晶
Ｓ 合 金 变质效果 的试验＿ 究 ｉ 研
陆 泽 显
（ 建 水 利 电 力职 业技 术 学 院 ， 建 永 安 ３ ６０ ） 福 福 ６ Ｏ ０
摘 要 ： 用热 分析 试验研 究 了 变质 剂种 类及 变质 剂含 量 对 Ａｌ ｉ — 合金 的热 分 析 曲线 的初 晶 温度拐 点 Ｓ 及共 晶温度 的影 响 ， 通过金 相 组织验 证 了热 分析 方 法在 生产 中预 测 Ａ１ ｉ 金 变质效 果 的 作 用。试 验 并 一 合 Ｓ 表明， 含磷 变质 剂加 入 量为 ０ ２ ． 时 ， ． ～０ ３ 变质效 果 良好 ； 盐 变质 的 最 大过 冷度 约 为 ６ｏ 加 入 Ｍｇ使 钠 Ｃ；
ＬＵ ｘ ａ Ｚｅ ｉ ｎ
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铝合金变质剂的变质效果和特点
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。
11）用K2ZrF6变质法
用含K2ZrF698%的锆盐来对铝合金作变质处理，加入量为炉料总重量的0.5-1%，在
730-750℃时加入。它对α（Al）及共晶硅均有细化作用，也有精炼作用，K2ZrF6不吸潮，
储存使用都很方便，对铸件壁厚不敏感。缺点是处理时对环境有一定的污染，容易产生夹杂。