实验二 铝合金的精炼变质处理

五 实验报告
根据熔体净化处理的基本原理， 根据熔体净化处理的基本原理，讨论有 哪些熔体净化方法。 哪些熔体净化方法。 给出本组实验中观察到合金变质前后的 金相组织，试讨论Al-Sr中间合金变质 中间合金变质Al金相组织，试讨论 中间合金变质 Si合金的机理。 合金的机理。 合金的机理
过共晶铝硅合金中初生硅的变质
用磷变质 处理能细 化初生硅
变质前初 生硅晶体 长成粗大 厚板片状 Al-Si过共晶合金（含22％Si）铸态组织（金属型）
初生硅的变质
变质剂分类 一类是赤磷或含赤磷的混合变质剂； 另一类是含磷的中间合金（Cu-P）。
磷变质机制
形成AlP作为初生硅结晶的异质核心，使初生硅细化。
三 实验流程
得到不同条件下的铸件（变质前和变质后） 得到不同条件下的铸件（变质前和变质后） 锯切成小的金相试样块 粗磨、细磨、抛光、 粗磨、细磨、抛光、浸蚀 金相观察 撰写实验报告
四 注意事项
所有用的模具、 所有用的模具、工具必须烘干 所用的覆盖剂、 所用的覆盖剂、精炼剂要烘干 千万勿用手直接接触熔炼工具、模具， 千万勿用手直接接触熔炼工具、模具， 先试探，再操作。 先试探，再操作。
气体溶解 度的 Sieverts 西华特定 律
铝合金的组织
常温下， 二元系仅形成α和 相 常温下， Al - Si 二元系仅形成 和β相。 通常把共晶中的β相称为共晶硅 相称为共晶硅， 通常把共晶中的 相称为共晶硅， 在 铸态下， 铸态下， 未经变质处理的共晶硅呈粗 大的片状。 大的片状。共晶和过共晶合金组织中 的β相称为初晶硅。铸态下未经变质处 相称为初晶硅。 相称为初晶硅 呈粗大的块状和板状。 理的初晶硅呈粗大的块状和板状。粗 大的β相很脆 若不经变质处理， 相很脆， 大的 相很脆， 若不经变质处理， 含 β相多的铝硅合金不能在工业上得到实 相多的铝硅合金不能在工业上得到实 际应用。 际应用。
实验二 铝合金的精炼变质处理
一 实验目的
熟悉铝合金的精炼工艺 精炼工艺特点，通过实践 精炼工艺 了解精炼处理对铝合金组织和性能的影 响。 学习铝合金变质处理 变质处理工艺，了解变质处 变质处理 理对铝合金组织和性能的影响。
二 基本知识简介
熔炼过程中，熔体中存在气体、夹杂物及其他杂质等 熔炼过程中，熔体中存在气体、夹杂物及其他杂质等，影 气体 响纯洁度，使铸锭产生气泡、气孔、夹杂、疏松、 响纯洁度，使铸锭产生气泡、气孔、夹杂、疏松、裂纹等 缺陷，对铸锭的加工性能及制品强度、塑性、抗蚀性和外 缺陷，对铸锭的加工性能及制品强度、塑性、 观品质有显著影响。 观品质有显著影响。 氢含量通常在0.15~0.2cm3/100g(Al)以下，一些特殊要求的 以下， 氢含量通常在 以下 航空材料应在0.1cm3/100g(Al)以下。 以下。 航空材料应在 以下
铸态组织
当Wsi＜12.6％时 ＜ ％
α(Al)＋(α+β)共晶体 ＋
当Wsi＞12.6％时 ＞ ％
β(Si)+(α+β)共晶体
硅相在自发 非控制生长 条件下会长 成片状
共晶硅的变质处理
概念 所谓变质处理是在熔融合金中加入少量的一 种或几种元素（或加化合物起作用而得）， ），改变合 种或几种元素（或加化合物起作用而得），改变合 金的结晶组织，共晶体中的硅相由原来的粗大片状 金的结晶组织，共晶体中的硅相由原来的粗大片状 变为细小纤维状，从而改善机械性能。 变为细小纤维状，从而改善机械性能。 生产上常在合金液中加入氟化纳与氯盐的混 方法 生产上常在合金液中加入氟化纳与氯盐的混 合物来进行变质处理 加入微量的纯钠、 来进行变质处理， 合物来进行变质处理，加入微量的纯钠、锶等也有 同样效果。 同样效果。
铝合金中的气体
能溶解于铝合金的气体主要是氢（ 能溶解于铝合金的气体主要是氢（其 余是少量的CO等 余是少量的 等）； 氢主要来自铝-水气反应， 氢主要来自铝 水气反应，在熔炼中由 水气反应 于该反应不可避免地将氢带入铝液。 于该反应不可避免地将氢带入铝液。
铝液中气体和氧化夹杂的来源
氢气来源： 氢气来源： 潮湿、带油污的炉料、Al2O3表面吸附水汽及氢， 搅拌时带入铝液；铝液表面吸附水。 氧化夹杂来源： 氧化夹杂来源： 表面氧化膜、空气、水汽等被搅入铝液中。
亚共晶铝合金中初生α 亚共晶铝合金中初生α相的细化
变质方法
在纯铝和铝合金中加入少量Ti、Zr、B等元素。 在纯铝和铝合金中加入少量 、 、 等元素。 等元素
变质机理
形成高熔点的固相质点（ 形成高熔点的固相质点（Al3Ti、Al3Zr和TiB2等）， 、 和 具有与纯Al相同的晶格类型和相近的晶格参数 相同的晶格类型和相近的晶格参数， 具有与纯 相同的晶格类型和相近的晶格参数， 可作为其结晶的异质核心。 可作为其结晶的异质核心。
Fra Baidu bibliotek 铝合金的精炼原理
[ H ] = K s PH 2 Ks = − A / T + B
其数值各不相同。 应尽量降低铝液表面上的氢分压，为此可采用真空处理。 向铝液中吹入惰性气体，以在其内形成氢分压起始为零的气泡来降低含 氢量。
式中[H]-溶于铝中氢的浓度；Ks-氢的溶解度系数；T-热力学温 度；A、B-常数，对铝合金而言，不同的合金类和不同的成分，