不同变质处理对铝合金组织性能的影响
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。
复合变质处理对4032铝合金组织和性能的影响
复合变质处理对4032铝合金组织和性能的影响冉红卫【摘要】4032 aluminum alloy is a kind of Al-Si system alloy used widely for aeronautics and astronautics and automobile manufac-ture fields. Massive primary silicon and needlelike eutectic silicon occurred in microstructure of unmodified 4032 aluminum alloy, thus leading to low mechanical property, especially plasticity. Modification of melt during melting and casting is the effective method to solve the problem of primary silicon. Effect of various compound modifiers on microstructure of 4032 aluminum alloy in actual production, thus obtaining stable process and products.%4032铝合金是一种广泛应用于航空、航天及汽车制造等领域的Al-Si系合金.在未经变质处理的4032铝合金组织中,常常出现大块的初晶硅和针状的共晶硅,导致产品的力学性能较低,尤其是塑性.熔铸过程中对熔体进行变质处理是解决4032出现初晶硅的有效方法.本文主要研究不同复合变质剂在实际生产中对4032铝合金组织性能的影响,从而获得稳定的工艺和产品.【期刊名称】《铝加工》【年(卷),期】2018(000)003【总页数】5页(P29-33)【关键词】4032铝合金;变质处理;初晶硅;力学性能【作者】冉红卫【作者单位】西南铝业(集团)有限责任公司,重庆401326【正文语种】中文【中图分类】TG46.21;TG2921 4032铝合金技术要求4032合金是SXDMTU20系列高性能活塞裙的原材料，对其性能要求十分严格，要求其挤压棒材力学性能标准为纵向抗拉强度≥315MPa，延伸率≥3%；横向抗拉强度≥315MPa，延伸率≥1.5%。
铝合金的变质处理
铝合金的变质处理材料与能源学院金属材料工程2011级2班范宇鑫【摘要】变质处理指的是向金属液内添加少量物质，促进金属液生核或改变晶体生长过程的方法。
而铝合金制造过程中变质处理是必不可少的工艺，加入不同的变质剂对合金的工艺性能有着不同的影响。
关键词：铝合金变质处理铝合金的制备主要有铸造和压力变形两种。
铝合金制造过程中的缺陷有氧化夹渣、气孔气泡、缩松疏松、裂纹等。
这些缺陷严重影响铝合金的性能，容易造成断裂和磨损。
为了防止这些缺陷的产生，提高铝合金的工艺性能，加入变质剂就是一种有效的措施。
变质处理的目的主要是细化晶粒、改善脆性相、改善晶粒形态和分布状况。
变质处理的机理众说纷纭，主要分为两种：一是不溶性质点存在于金属液中的非均质晶核作用；二是以溶质的偏析及吸附作用。
在变质剂完全溶解于金属液且不发生化学反应生成化合物的情况下，变质剂就像溶质一样，在凝固过程中，由于偏析使固/液界面前沿液体的平衡液相线温度降低，界面处成分过冷度减少，致使界面上晶体的生长受到抑制，枝晶根部出现缩颈而易于分离。
同时，由于变质剂易偏析和吸附，故阻碍晶体生长的作用也加强。
因此，往往只需加入少量变质剂，就能显著细化晶粒。
其中，不同的变质剂所发挥的作用有所不同，常见以下几种变质剂：（1）钠盐变质剂：Na元素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，但其缺点是，由于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。
混合稀土变质对ZL101铝合金组织和性能的影响
混合稀土变质对ZL101铝合金组织和性能的影响张秀梅;史志铭;张瑞英【摘要】运用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪等设备,研究了镧铈混合稀土对ZL101铝合金组织和性能的影响,同时考察固溶、时效对变质及未变质合金微观组织和性能的影响.结果表明:稀土变质可有效地促进初生相的粒状化,针状共晶硅由在晶界聚集变得分散,并且尺寸也有所减小,但对合金力学性能的提高程度不明显.经过固溶、时效处理后,α(Al)和共晶硅的形态明显改善,α(Al)由树枝状、花瓣状变为粒状、等轴状,共晶硅则几乎全部变为球状且呈弥散分布,合金的力学强度性能提高幅度比铸态试样的大,增加幅度平均为90N/mm2～110N/mm2.【期刊名称】《轻合金加工技术》【年(卷),期】2011(039)005【总页数】4页(P63-66)【关键词】ZL101铝合金;稀土变质;组织;力学性能【作者】张秀梅;史志铭;张瑞英【作者单位】内蒙古工业大学材料科学与工程学院,内蒙古,呼和浩特,010051;内蒙古轻金属材料重点实验室,内蒙古,呼和浩特,010051;内蒙古工业大学材料科学与工程学院,内蒙古,呼和浩特,010051;内蒙古轻金属材料重点实验室,内蒙古,呼和浩特,010051;内蒙古工业大学材料科学与工程学院,内蒙古,呼和浩特,010051;内蒙古轻金属材料重点实验室,内蒙古,呼和浩特,010051【正文语种】中文【中图分类】TG146.21ZL101铝合金在铸态下初生α(Al)枝晶比较粗大，且分布不均匀，共晶硅以针片状存在，降低了其力学性能，通常要进行变质处理或者细化处理，如加变质剂或细化剂、热处理以及高强度超声振动铸造等方法［1］。
稀土不仅有良好的变质长效性和重熔稳定性，不会对设备和环境造成污染，还能有效地细化晶粒，兼有较好的精炼净化作用，可显著提高铝合金的力学性能［2－5］。
关于稀土变质的研究很多，其中变质效果好的主要有La、Ce、Y、Eu及混合稀土的变质，其中起变质作用最强的元素是La，Ce次之，本试验采用混合稀土La、Ce作为变质剂，同时考察不同稀土添加量及热处理对ZL101铝合金组织和性能的影响。
Sr变质对铸造Al—Si—Mg合金组织和熔体粘度的影响
内蒙古工业大学学报
第２ ６卷 第 １期
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＮＮＥＲ ＯＮＧＯＬＩ Ｉ Ｍ Ａ ＵＮＩ ＶＥＲＳ ＴＹ Ｉ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
ＶＯ ． ６ Ｎｏ． ２ ０ １２ １ ０７
文 章 编 号 ：０ １５６ ＂ ０ ７０ —０ １０ １ ０ —１ ７ ２ ０ ） １０ ２— ５ （
的金属型铸模 中． 再将得到的铸锭机加工成 ａ ７ ｍＸ５ｍｍ的试样 ， Ｐ ｍ ２ ０ 在不同温度下进行粘度试验． 各试 样的化 学成份 见表 １所 示．
１ ２ 粘度 测量 ．
合 金熔体 的粘 度是 由 日产 高温 回转 振动 式粘度 测量 仪测 定的 ， 型号 为ＯＳ ＶＭ． 将试样 以４８℃／ ｎ ． ｍｉ
的升温速度升至７ ０。 保温３ ｉ； ８ Ｃ， ０ ｎ 再以相同的速度降至７０℃， ｍ ５ 保温３ ｉ ， ０ ｎ 开始测量． ｍ 试样放在一个
可扭动的悬吊器皿中 ， 器皿由直径为 ２ Ｄ的悬丝悬 吊， ． ｍｉ ￣ 器皿可以绕垂直轴转动． 开始时 ， 由顶端小电机 给一个初始扭动． 由此产生的扭动会由于熔体中摩擦能量的吸收和消散而逐渐衰退． 跟悬丝同步摆动的
中图 分类号 ：Ｇ ９ 文献 标识 码 ： Ｔ ２０ Ａ
０ 引 言
铸造 铝硅 镁合金 具 有很好 的铸造 性 能 ， 主要 用 于制造 汽车 轮毂 ｎ． 是 ， 但 由于 铸造Ａ卜Ｓ— ｉ Ｍｇ合金 的 延伸率 和屈 服强 度较 低 ， 使得 铝 合金 轮毂 在 使用 过 程 中容 易 出现 质 量 问题 。． 为此 ， 要通 过各 种方法 需 来提高 Ａｌ ｉ —— Ｓ Ｍｇ合 金 的力学 性 能． 质 处理是 常用 的 、 有效 的方 法之 一． Ｏ 纪 ８ 变 最 ２世 Ｏ年代初 ， 国和 日 美 本等 国学 者研 究认 为 ， 是铝 合 金最理 想 的变质 剂㈣ ， 锶 长效 ， 不污 染 环境 ， 出现过 变 质 ， 不 操作 方便 ． 粘 度是 液 态金 属 的重 要 物理 特 性“ ， 直接 影 响液 态 金属 的质 量 （ 州 它 含气 量 和 含渣 量 ） 以及浇 注过
Al-5Ti细化剂和Al-10Sr变质剂对A357合金微观组织和力学性能的影响
Al-5Ti细化剂和Al-10Sr变质剂对A357合金微观组织和力学性能的影响陈忠伟;何志;介万奇【期刊名称】《铸造》【年(卷),期】2005(054)002【摘要】研究了Al-5Ti细化剂和Al-10Sr变质剂对A357合金金属型铸造时微观组织和力学性能的影响.结果表明,单独细化晶粒的最佳Ti加入量为0.08%～0.14%,单独变质处理的最佳Sr加入量为0.005%～0.01%.当以单独细化晶粒的最佳Ti量和单独变质处理的最佳Sr量共同加入合金时,合金的力学性能却有所下降.适当增大Sr加入量可克服上述不利影响,并获得更好的效果.【总页数】5页(P129-133)【作者】陈忠伟;何志;介万奇【作者单位】西北工业大学凝固技术国家重点实验室,陕西,西安,710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室,陕西,西安,710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室,陕西,西安,710072【正文语种】中文【中图分类】TG292【相关文献】1.Al-Ti-B-Sr细化变质剂对A357铝合金组织和力学性能的影响 [J], 郝丽荣;徐聪;王文红;赵卫涛;陈邵龙;牛培培2.Al-Ti-B细化剂和Al-10Sr变质剂对A357合金的联合作用 [J], 章爱生;黄为民;颜小明3.Al-4.5Ti-B细化剂和Na盐变质剂对A357合金组织和性能的影响 [J], 张力恒;郝启堂;杨光昱4.Sr变质剂和浇铸冷却速率对铸铝A319微观组织及力学性能的影响 [J], 武艳君;何国球;刘小山;刘兵;莫德锋5.Al-3Ti-4B细化剂和Al-10Sr变质剂对ZL104合金的联合作用 [J], 李建国;马洪涛;张柏清;方鸿生;马晓华因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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。
Nd变质对Al-Mg_(2)Si合金组织和力学性能的影响
2021年第11期/第70卷有色合金國1265 N d变质对A I-M g2S i合金组织和力学性能的影响杜阳1,索忠源2，姜峰2，牟跃民3(1.吉林化工学院材料科学与工程学院，吉林吉林132022; 2.吉林化工学院机电工程学院，吉林吉林132022;3.吉林石化有机合成厂，吉林吉林132022 )摘要：研究了Nd变质处理对Al-20Mg2Si合金组织和力学性能的影响。
结果表明，当Nd的加入量为0.3wt%时，初生Mg2Si形貌由未变质的粗大汉字状转变为多边形，变质效果最好，初生Mg2Si相尺寸细小，分布均匀，合金抗拉强度为119 MPa,伸长率为1.95%,和未变质合金相比，抗拉强度和伸长率分别提升了52.6%和56%。
当Nd的加入量达到0.5wt%时，初生Mg2Si再次粗化，出现过变质现象，致使力学性能降低。
Nd变质处理对共晶Mg2Si形貌影响不大。
关键词：Al-20Mg2Si合金；初生Mg:Si;Nd变质；力学性能作者简介：杜阳（1995-),男，硕士生，研究方向为变质 处理铝合金的组织与性能。
E-m a i l:丨498919339@ 通讯作者：索忠源，男，副教授，博士。
E-m ail:***************Al-Mg2Si合金具有优异的力学性能和耐磨、耐蚀性能，广泛应用于航空、航天 和船舶等领域[N2]。
Al-Mg2Si合金中Mg和Si的比为2 : 1时，在合金凝固过程中Mg和Si 以高熔点Mg2Si金属间化合物的形式析出。
Mg2Si颗粒作为增强体弥散分布在铝基体 中，提高合金强度和硬度。
但未经变质的Al-Mg2Si合金组织中初生Mg2Si以粗大的块 状、板条状和树枝状形式存在，合金在受力变形过程中，粗大的初生M&Si相容易割 裂基体，引发应力集中，严重降低合金的力学性能。
近年来关于变质处理Al-Mg2Si合 金的研究中，研究者先后将P13]、Scw、Sr15]和盐类化合物161等变质剂引入到Al-Mg:Si 合金体系中，用以改善合金综合性能。
RE、Sr变质对AHS-2铝合金组织及性能的影响
RE、Sr变质对AHS-2铝合金组织及性能的影响姜峰;索忠源;谭洪武;张志浩;王毅坚【摘要】研究了RE、Sr、RE+Sr不同变质处理AHS-2铝合金铸态显微组织变化.实验结果表明:当RE0.1％+Sr0.3％复合变质AHS-2合金时,其组织中的初生α-Al发生明显细化,形貌呈细小圆球状等轴晶,尺寸约为20 ～30 μm,且分布均匀,共晶硅晶粒细小,合金得到良好的变质细化效果.【期刊名称】《吉林化工学院学报》【年(卷),期】2017(034)001【总页数】6页(P44-49)【关键词】AHS-2合金;RE、Sr变质;组织细化;力学性能【作者】姜峰;索忠源;谭洪武;张志浩;王毅坚【作者单位】吉林化工学院机电工程学院,吉林吉林132022;吉林化工学院机电工程学院,吉林吉林132022;中油吉林石化公司有机合成厂,吉林吉林132022;吉林化工学院机电工程学院,吉林吉林132022;吉林化工学院机电工程学院,吉林吉林132022【正文语种】中文【中图分类】TG146.2AHS-2合金是一种含硅量高的共晶型铝硅合金，具有高温强度高，耐热耐磨性好，热膨胀系数小等诸多优点，被广泛应用于汽车、摩托车、拖拉机等高速内燃机活塞、皮带轮等[1-3].由于该合金在实际生产中，采用连续热顶熔铸，当熔铸工艺控制不当时，铸锭中常出现粗大树枝晶晶粒、羽毛状晶、粗大针状与块状共晶硅等组织缺陷，该缺陷严重降低合金的综合力学性能.因此本文采用不同的RE、Sr变质剂对该合金组织进行变质细化处理，研究了不同变质剂的添加量对该合金组织及性能变化的影响.1.1 实验原材料本实验材料以工业纯铝(99.7%)、结晶硅(99.9%)、紫铜、纯锰、工业纯镁、纯锌、海绵钛为熔炼原材料，按表1所示化学成分配制AHS-2共晶铝硅合金.RE、Sr变质剂分别采用Al-10%RE中间合金，Al-10%Sr中间合金.1.2 实验过程及方法实验过程采用SG2-5-10型坩埚电阻炉(额定功率为5 kW，额定温度1 000 ℃)进行合金熔炼.首先将坩埚电阻炉预热300 ℃，再将已称量好的硅、铜、锰、钛金属原材料一次性装入坩埚炉中，然后升温到760～780 ℃，保温2～3 h进行熔化，期间用搅拌棒轻轻搅动，以加快对金属硅及紫铜的溶解，待金属硅及紫铜全部溶解后，将炉温调至740～750 ℃，开始将低熔点的镁和锌用钟罩一同压入熔体中并均匀搅拌，使其完全溶解并保温10～15 min.然后采用六氯乙烷(加入量为合金熔体总质量的0.6%)对合金熔体进行第一次精炼除气、扒渣.之后加入变质剂，具体变质工艺参数见表2所示.合金变质处理后，再对合金熔体进行第二次精炼、除气、扒渣，其方法与第一次精炼除气过程相同，扒渣完毕后进行调温，当温度达到所需浇注温度时，保温10 min后，再将合金液浇注到已预热(200 ℃左右)好的金属模具中.将上述所得到的合金铸锭选取中间位置截取试样，经粗磨、细磨、抛光制成金相试样，用无水乙醇清洗并吹干，通过TX-400V金相显微镜进行金相组织观察与图像采集.拉伸试样采用短标距圆柱形拉伸试棒，其尺寸见图1所示.采用WAW-3000型万能拉伸试验机对试样进行拉伸试验.拉伸断口形貌采用S-3000N型扫描电子显微镜进行拍照观察.2.1 RE变质剂不同添加量对合金组织及力学性能的影响图2所示为RE变质剂不同添加量处理AHS-2铝合金的铸态显微组织图.通过对图2观察分析可知，当合金未加入变质剂(见图2(a))时，合金组织中的共晶硅形貌多数呈细长杆状与针状组织，部分区域出现较大颗粒状与块状组织，严重割裂铝合金基体组织.从图2(b)～(e))中可看到，合金中的共晶硅均出现显著的细化效果.当RE添加量为0.05%(如图(b)所示)时，合金中共晶硅组织开始转变成短杆状与颗粒状，部分区域出现蔷薇状组织，与未变质合金相比，共晶硅组织明显细化；当RE变质添加量为0.1%(如图(c)所示)时，合金中共晶硅形貌完全变成细小的颗粒状与蠕虫状组织，且均匀弥散分布于α-Al基体中，此时达到良好的变质效果；随着RE添加量的进一步增加，当RE含量添加到0.15%(如图(d)所示)时，共晶硅组织形貌仍以蠕虫状和细小颗粒状为主，局域区域出现短针状组织，与图(c)组织相比较，共晶硅尺寸开始长大、粗化，开始出现过变质现象.随着RE变质剂的继续添加，当RE加入量为0.20%(见图(e))时，可看到合金中共晶硅组织进一步粗化，其形貌由原来的粒状与蠕虫状变成较为粗大的颗粒、蠕虫状和短杆状.由于稀土元素比较活泼，熔于铝液中极易填补合金相的表面缺陷，从而降低新旧两相界面上的表面张力，使晶核生长速度增大，同时在晶粒与合金液之间形成表面活性膜，阻止生成的晶粒长大，使合金的组织细化[4].此外，添加稀土时，会产生稀土化合物质点，成为α(Al)的形核核心，形成的化合物在金属液结晶时作为外来的结晶晶核，增加α(Al)枝晶数量，因晶核数大量增加而使合金的组织细化，减少二次枝晶间距.同时，稀土易与铝熔体中的氢结合形成稳定的REH2[5]，易与铝熔体中的铁相结合形成稳定的稀土化合物，沉淀于坩埚底部，有效地净化了熔体[6-7].从表3中数据分析可知，未变质时，合金抗拉强度和延伸率分别为178.2 MPa和1.6%，随RE的量不断增加，合金的抗拉强度先逐渐升高，而延伸率逐渐降低.当RE的添加量为0.10%时，其抗拉强度最大为214.1 MPa，而延伸率最低为0.3%，当RE的添加量超过0.1%时，其抗拉强度开始降低，而延伸率开始上升.当向合金中添加微量稀土时，稀土能够使合金中的共晶硅相细化，但稀土添加量过多时出现过变质，易在熔体中产生偏聚，导致组织中出现较多的针状稀土化合物，因而合金的铸造性能降低，铸造缺陷(疏松、氧化夹杂等)增多，导致该合金的常温抗拉强度下降[5].2.2 Sr变质剂不同添加量对合金组织及力学性能的影响图3所示为Sr不同添加量变质处理AHS-2铝合金的铸态显微组织图.从图3(a)～(d)可看出，合金中添加Sr变质剂时，合金中的共晶硅组织均出现明显的细化变质效果，共晶硅的形貌由未变质时的细长针状与长杆状变成蠕虫状或颗粒状.当锶的加入量为0.3%和0.4%(见图3(a)、(b))时，初生相α-Al形貌均呈粗大的等轴晶，少部分出现树枝晶，其平均尺寸为40μm左右，共晶硅尺寸较为细小，大多呈珊瑚状和短纤维状.随着Sr添加量的不断增加(见图3(c)、(d))，初生相α-Al 尺寸明显减小，平均尺寸约为30 μm，形貌均呈较小的等轴晶，且分布较均匀，局部区域出现树枝晶.共晶硅形貌尺寸均变化不大，大多数仍呈珊瑚状或蠕虫状，但共晶硅的分布与图3(a)、(b)相比较为均匀，其中当Sr添加量为0.5%(见图(c)所示)时，共晶硅的分布更为均匀.因此，Sr变质剂不同添加量对初生α-Al及共晶硅组织形貌与尺寸均有不同的影响.Sr易在硅相生长前沿富集，毒化硅相固有的生长台阶，导致共晶过冷增大，同时Sr原子的吸附引起硅相孪晶边界能降低，当Sr量很少时，共晶过冷度较小，且孪晶边界能较大，这时产生孪晶的几率较小，硅相主要以片状形态生长，而随着Sr量的增加，共晶过冷度增大，同时孪晶边界能降低，因而孪晶的几率增大，孪晶行为更易发生，硅相在更多的方向上生长，使得硅相产生弯折、分叉，硅相形态不断向纤维化转变[8-10].从表4中的数据可看出，随Sr添加量的不断增加，合金的抗拉强度先逐渐升高，而延伸率逐渐降低.当Sr的添加量为0.5%时，其抗拉强度最大为222.6 MPa，而延伸率最低为0.6%，当Sr的添加量为0.6%时，其抗拉强度开始降低，为213.4 MPa，而延伸率开始上升为1.4%.2.3 RE与Sr复合变质对合金组织及力学性能的影响图4所示为RE与Sr复合变质处理AHS-2铝硅合金的铸态显微组织图.从图4(a)中可看出，当添加RE0.1%+Sr0.1%复合变质时，合金中共晶硅形貌呈颗粒状、短杆状与针状组织，合金中的初生α-Al呈粗大的等轴晶，其平均尺寸约为45 μm；当变质剂为RE0.1%+Sr0.2%复合变质(见图(b))时，合金中的初生α-Al及共晶硅组织进一步细化，共晶硅形貌转变成颗粒状与珊瑚状组织；当变质剂为RE0.1%+Sr0.3%复合变质(见图(c))时，合金中初生α-Al大多呈较为细小圆球形的等轴晶，其尺寸范围约为20～30 μm，且分布均匀.共晶硅组织形貌均呈细小的颗粒状，合金细化效果较好；当变质剂为RE0.1%+Sr0.4%复合变质(见图(d))时，合金中的初生α-Al相形貌仍为等轴晶，但其尺寸明显有所增加，约为30～35 μm，共晶硅形貌未发生明显改变，仍以颗粒状为主，但尺寸间距有所增大.RE+Sr联合变质效果略低于Sr变质，硅颗粒大部分呈点状或短纤维状(蠕虫状)，只有少部分条状.这是由于添加的稀土元素与铝熔体中的锶、硅元素结合形成一种含铝、稀土、锶、硅元素的化合物，降低了有效变质锶的含量，弱化了锶的变质效果，但添加稀土后，合金针孔率减少，共晶团大小均匀[5].表5中的数据显示出，当添加RE0.1%+Sr0.3%复合变质时，合金力学性能较好，其抗拉强度最大为211 MPa，其延伸率最低为0.7%.当复合变质时，Sr添加量为0.4%时，合金的抗拉强度开始下降，延伸率开始上升，这可能与合金中初生α-Al 相及共晶硅的形貌、尺寸大小及分布状态有关.2.4 RE、Sr变质合金的断口形貌分析图5所示为RE、Sr变质处理AHS-2铝合金(铸态下)拉伸试样扫描断口组织照片. 由图5(a)～(c)中可明显看到，RE、Sr变质处理后合金试样断口组织中均出现大小不等的大量韧窝，在韧窝周围区域出现较平滑的解理面与解理台阶.因此，该合金断裂属于韧-脆混合断裂，由此可见，RE、Sr变质对AHS-2合金中的共晶硅起到很好的变质效果，由于共晶硅颗粒形貌尺寸变小，形貌及分布状态改善，从而大幅度降低了长针状与片状共晶硅对合金基体的割裂作用，使该铝合金基体的塑性得以充分发挥，进而能承受较大的应力载荷，故使合金的力学性能显著提高.(1) Al-10%RE单独变质AHS-2合金，其添加量为0.1%时，合金中共晶硅形貌完全变成细小的颗粒状与蠕虫状组织，且均匀弥散分布于α-Al基体中，此时变质效果较好.(2) Al-10%Sr单独变质AHS-2合金时，其添加量为0.5%时，初生相α-Al得到明显细化，其平均尺寸约为30 μm，形貌均呈较小的等轴晶，且分布较均匀，共晶硅成细小的颗粒状、蠕虫状组织.(3) 当RE0.1%+Sr0.3%复合变质AHS-2合金时，合金中初生α-Al大多呈较为细小圆球形的等轴晶，其尺寸范围约为20～30 μm，且分布均匀，共晶硅组织形貌均呈细小的颗粒状，合金得到良好的细化效果.(4) RE、Sr单独及复合变质AHS-2合金，其合金拉伸试样的断口均为韧-脆混合断裂.*通信作者：王毅坚，E-mail：*****************【相关文献】[1] 姜峰,索忠源,于东林,等.Sr变质对AHS-2 铝合金组织及性能的影响[J].热加工工艺，2016，45(21):87-90.[2] 曹圣泉.变质剂对AHS合金显微组织和性能的影响[D].长沙：中南大学，2002.[3] 张胜华,曹圣泉.变质剂对AHS合金显微组织和性能的影响[J].中南工业大学学报，2002，33(2):181-184.[4] 王吉岱，闫承俊，孙静，等.铝合金变质处理的现状和发展趋势[J].铸造，2005，54(9)：844-846.[5] 仲志国，左秀荣，孙海斌，等.细化及变质方法对A356铝合金微观组织的影响[J].铸造技术，2006，27(1)：49-51.[6] 唐多光.铸造铝合金精炼变质的好材料-稀土合金[J].特种铸造及有色合金，1995(5)：42-44.[7] 王晓秋，丁伟中，王新国，等.混合稀土对ZL108铝合金组织与性能的影响[J].中国稀土学报，2004，22(2)：243-246.[8] 王泽华，毛协民，张金龙，等．Sr-PM复合变质过共晶铝硅合金[J]．特种铸造及有色合，2005，25(4)：241-242.[9] 廖恒成，孙国雄.铸造Al-Si合金Sr变质处理过程中共晶硅形态的渐变行为[J].铸造,2004，53(6)：435-438.[10] 谈淑咏，杜舜尧，王晓慧，等.Sr变质及固溶时效对铝硅合金组织和性能的影响[J].热加工工艺，2015，44(22)：190-196.。
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。
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不同变质处理对铝合金组织性能的影响铝合金是一种常见的金属材料，具有良好的强度和导热性能，广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑和电子等领域。
为了进一步提高铝合金的性能，通常会采用变质处理来改变其晶粒结构和微观组织。
下面将详细探讨不同变质处理对铝合金组织和性能的影响。
1.固溶处理
固溶处理是铝合金中最常用的变质处理方法之一、该方法主要是通过加热使合金中的固溶元素溶解到α-Al基体中，然后快速冷却固溶体，使固溶元素保持在固溶体中的均匀分布状态。
固溶处理对铝合金的组织性能有以下影响：
-细化晶粒：固溶处理能有效地细化铝合金的晶粒尺寸，提高材料的强度和韧性。
-去除析出物：固溶处理会将析出物溶解到基体中，使合金中的析出物减少或消失，从而提高材料的塑性。
-增加合金的均匀性：固溶处理能使固溶元素均匀地分布在基体中，防止合金中的偏析现象，提高合金的均匀性。
2.时效处理
时效处理是指将固溶体在适当温度下保持一段时间，使固溶元素重新溶解，然后通过析出和扩散形成细小的析出物，进而改善材料的性能。
时效处理对铝合金的组织性能有以下影响：
-产生弥散的细小析出物：时效处理会形成细小的析出物，如硬化相类似的Al3Cu、Mg2Si、MgZn2等，这些析出物的细小尺寸能阻碍晶格滑移和位错运动，从而提高材料的强度。
-提高合金的部分时效硬化能力：时效处理能够提高合金的部分时效硬化能力，使其在一定条件下保持一定的强度和韧性。
-改善热稳定性：时效处理能够提高铝合金的热稳定性，使其在高温下保持良好的性能。
3.组织性能对比
-固溶处理一般能够显著细化晶粒，而时效处理对晶粒尺寸几乎没有影响。
-固溶处理后的铝合金具有较高的塑性和韧性，而时效处理能够显著提高材料的强度。
-经过固溶处理和时效处理后的铝合金能够在一定程度上保持良好的热稳定性。
-固溶时效处理可以获得更好的综合性能，即在一定程度上提高了材料的强度和塑性。
综上所述，不同的变质处理对铝合金的组织性能有不同的影响。
固溶处理主要通过细化晶粒和提高合金的均匀性来提高材料的塑性和韧性，而时效处理则能够通过形成细小的析出物来提高材料的强度和热稳定性。
针对具体应用需求，在铝合金的变质处理过程中可以选择合适的处理方法以获得理想的性能。