合金中的变质处理
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。
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。
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。
过共晶Al-Si合金的变质处理试验
关键词：过共晶 Al-Si 合金；变质处理；显微组织；初生 Si；Al-P（3.5%）合金
中图分类号：TG146.2+1
文献标识码：A
文章编号：1004-4620（2018）04-0034-03
1前言
由于过共晶 Al-Si 合金具有铸造及焊接性能 好、热膨胀系数小、耐磨性能高等特点，在铸造铝合 金中被广泛应用。但过共晶 Al-Si 合金中的针状共 晶 Si 以及粗大的块状初生 Si 严重割裂基体，降低合 金的力学性能［1］，实践也证明过共晶 Al-Si 合金的 性能受到合金中硅晶体的形状和分布的影响。因 此无论是共晶体中的 Si，还是初生晶的 Si 晶体，如 果在基体中既细小又圆滑且分布均匀，则合金就会 既有高的塑性，又有高的强度。反之则冲击韧性与 疲劳强度会大大降低，在母体变形后往往从硅晶体 处开始断裂。
本研究用 Al-Sr（10%）合金、Al-P（3.5%）合金 和 C 还原磷酸钠（赤 P∶Na3PO∶4 石墨 C=1∶5.3∶2.5）分 别对 Si 12%、Si 15%、Si 18%的过共晶 Al-Si 合金进
收稿日期：2018-01-23 作者简介：于勇衡，男，1975 年生，1997 年毕业于山东工业大学铸造 专业。现为山东铝业职业学院教师，工程师，从事铝合金冶炼工艺 研究及教学工作。
墨 C=1∶5.3∶2.5）分别对过共晶 Al-Si 合金进行变质处理。结果表明，过共晶 Al-Si 合金用 Al-P（3.5%）合金变质效果最佳，显
微组织下初生硅数量增多且呈球形均匀弥散分布，Al-P（3.5%）合金加入量在总量的 1.1%～1.2%之间，最佳变质时间为 20
min 左右，最稳定的变质温度应控制在 780～810 ℃温度区间。
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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。
第六章合金熔体的变质处理
导致晶体由片状 →圆断面的维纤状。
②界面台阶生长机制（略）
2
第二页，编辑于星期二：二十三点 三十分。
3、变质剂的种类
变质剂元素很多，主要： Na、Sr（锶）、 Ba （钡）、 Bi （铋）稀土等。
变质衰退问题：
变质剂易于发生氧化或与铸型中的水分作用而失效。
变质效果：见表。 表 9-2
4、变质处理工艺要点
④气泡说
图9-18
⑤位错说
图 9-19
⑥吸附说
4
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3、球化处理方法
国内外的球化剂种类很多。 —— 查阅有关资料
处理方法 图示
图9-21 图9-22 图9-23 图9-24
图 9-25
END
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结晶时，最密面（ 111 ）、 [111] 晶向生长最慢。
[211] 晶向生长较快。
硅生长易于沿（ 111）面，生长前沿成孪晶凹谷。
Na 原子易于吸附在孪晶凹谷处富集。
图9-11
从而降低了该方向上的生长速度，并使孪晶凹谷生长机制受到抑制。
晶体改变为在 [100] 或[110] 晶向生长，少部分在 [211] 晶向生长，
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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。
铝合金变质处理及炉料处理_黄良余
1 + 2 和 1 + 3 的炉料 ,成分 、熔炼工艺相同 ,获得的 显微组织明显不同 ,前者显微组织中的 CuAl2 沿α(Al) 枝晶界连续分布 ,数量较多 ;后者的 CuAl2 数量不多 ,部 分 CuAl2 已固溶于α(Al) 中 ,呈点状 ,部分力学性能明显 提高 。
1 + 4 的炉料含铜量增加 ,熔制的合金 σb ,σ0. 2大幅 度上升 ,δ,ψ仍有较高的值 ,综合力学性能最好 。
关键词 : 铝合金熔体 精炼 变质 炉料处理
中图分类号 :TG146. 2 + 1 文献标识码 :A 文章编号 :1001 - 2449( 2001) 05 - 0031 - 03
1 铝合金变质处理
铝合金的变质处理可分为 3 类 :细化初晶α(Al) 或 初晶硅 ,改变和细化共晶硅的形状以及改变有害杂质相
0. 03
(点) 状的有多个结晶面的晶格常数和α(Al) 的相近 ,细
CBC
0. 05 0. 07
2～4 0. 8～1. 5 0. 3～0. 5
化效果最好 。
3 黄良余 ,男 ,1931 年出生 ,教授 ,上海交通大学 ,通讯地址 :上海市浦东南码头路 1186 弄 130 支弄 33 号 2002 室 (200125) ,电话 :021 - 50778584 收稿日期 :2001 - 04 - 20 修回日期 :2001 - 05 - 18
制造方法 熔炼温度/ ℃ Al3Ti 晶粒尺寸/μm Al3Ti 晶粒个数/ mm2
细化初晶的元素有多种 ,常见是钛 、硼 、锆 、稀土等 , 其细化机理较复杂 ,至今尚有争论 。细化初晶硅的机理 已基本解决 ,磷是细化初晶硅的唯一选择 。
一般认为 ,AlTi5B1 是α(Al) 的最佳细化剂 ,使用最 广泛 。市场上供应的 AlTi5B 形状 、大小 ,制造方法等不 同 ,中小厂家多使用廉价的合金锭 ;轧制成盘条状的 ,晶 粒细 ,细化效果好 ,使用方便 ,但价格较高 。
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。
合金中的变质处理
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第一类变质处理
细化初晶α(Al)
细化初晶α(Al)的 元素常见的有钛、硼、 锆、稀土等。主要是 以中间合金或盐类形 式加入铝合金熔液中。 加入的变质剂与铝液 发生反应后生成TiAl3、 AlB2、TiB2、TiC、 B4C等起晶粒细化作 用。
细化初晶硅
对于过共晶铝硅合金,组织
中存在着大块多边形及板片状 共晶硅。含硅量越多,初晶硅
液态金属中某些元素相互 作用产生晶核或有效形核 质点的添加剂。
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4
原理
在浇注前，将一些细小的形核变质剂 加入到液态金属中,会在金属液中形成大 量分散的人工制造的非自发晶核，促进 金属液非均匀形核，从而获得细小的铸 造晶粒，达到细化晶粒,改善组织形态的 目的。
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常用的形核变质剂
铝合金一般选含Ti、Zr、B、C等元素 的化合物作晶粒细化剂。
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简介
理想的铸锭组织是铸锭整个截 面上具有均匀、细小的等轴晶。这 是因为等轴晶各向异性小，加工时 变形均匀、性能优异、塑性好，利 于铸造及随后的塑性加工。要得到 这种组织，通常需要对熔体进行细 化处理。凡是能促进形核、抑制晶 粒长大的处理，都能细化晶粒。变 质处理是铝工业生产中常用于细化 晶粒的方法之一。
变 质 剂
更佳。
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原理
吸附变质剂的特点是熔点低， 能显著降低合金的液相线温度；原 子半径大，在合金中固溶量小。在 晶体生长时，吸附变质剂富集在相 界面上，阻碍晶体长大，又能形成 较大的成分过冷，使晶体分枝形成 细的缩颈而易于熔断，促进晶体的 游离和晶核的增加。
其缺点是由于低熔点共晶体存 在于枝晶和晶界间，常引起热脆。
因此，对不同的金属应选用不同的变质剂。例如向铸 铁中加入少量硅铁、硅钙、镁、稀土；向铝硅合金中加入 少量钠，向铜合金中加入少量铋和锂等。
不同变质处理对铝合金组织性能的影响
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。
铸造铝合金变质处理
铸造铝合金变质处理铝合金是一种常见的轻质、高强度金属材料，具有良好的导热性和耐腐蚀性，在各个领域都有广泛的应用。
然而，铝合金材料的性能还有进一步提升的空间。
通过变质处理，可以改变铝合金的晶体结构和性能，使其更加适用于特定的工程应用。
变质处理是指通过加热和冷却等工艺操作，使铝合金材料的晶体结构和性能发生变化的过程。
变质处理的目的是通过控制材料的组织结构，调节其硬度、强度、韧性和耐腐蚀性等性能，以满足不同工程应用的需求。
铝合金的变质处理主要包括时效处理和固溶处理两种方式。
时效处理是指在合金经过固溶处理后，通过一定时间的加热保温，使合金中的固溶体逐渐析出出现硬化相，从而提高合金的强度和硬度。
固溶处理则是通过加热将合金中的固溶体溶解，使晶体内的溶质原子均匀分布，提高合金的塑性和韧性。
在变质处理中，合金的成分和热处理工艺参数是影响处理效果的关键因素。
合金的成分决定了合金的相变温度和固溶体的溶解度，而热处理工艺参数则决定了合金的组织结构和性能。
因此，在进行变质处理前，需要对合金的成分和热处理工艺进行充分的分析和调整。
变质处理的具体工艺流程如下：首先是固溶处理，将铝合金加热至固溶温度，使固溶体溶解；然后进行淬火，迅速冷却合金，使固溶体快速凝固；接着是时效处理，将淬火后的合金加热至时效温度，保持一定的时间，使析出相形成；最后冷却至室温，变质处理完成。
变质处理可以显著提高铝合金的性能。
通过时效处理，合金的硬度和强度得到提高，适用于对强度要求较高的工程结构。
固溶处理则能够提高铝合金的塑性和韧性，适用于对冲击韧性要求较高的应用场景。
不同的变质处理方式可以根据具体需求进行选择和调整，以获得最佳的性能。
变质处理也有一些注意事项。
首先，变质处理需要严格控制加热和冷却速度，以避免产生不均匀的组织结构。
其次，合金的成分和热处理工艺参数需要进行合理的选择和调整，以确保处理效果的稳定和可靠。
最后，变质处理后的合金需要进行适当的表面处理，以提高其耐腐蚀性和装饰性。
不同变质处理对铝合金组织性能的影响
不同变质处理对铝合金组织性能的影响摘要：在铸造Al-15%Si合金熔炼过程中分别加入变质剂P盐、P盐+Al-Sr中间合金对其进行变质处理，分析不同变质剂及它们的复合形式对合金力学性能和显微组织的影响。
实验结果表明，P盐和Al-Sr 中间合金都对合金组织有一定的细化作用，其中P盐主要细化初晶硅，P盐+Al-Sr中间合金的复合变质剂能同时细化初晶硅和共晶硅。
实验证明加入复合变质剂后合金的显微组织细化程度最高，力学性能最为优越。
关键词：铸造Al-Si合金、变质处理、显微组织、性能引言铝合金是目前采用最多的轻金属合金材料，而铸造Al-Si系列合金是铝合金系中应用最早、最广泛的铝合金，它是重要的合金之一，具有优异的铸造性能，良好的力学性能与物理化学性能。
它是目前研究和应用最为广泛的铸造铝合金，其产量占铸铝总产量的80%～90%，适用于各种铸造方法。
因此，研究Al-Si系列合金的组织性能特点，进一步探寻在普通生产工艺中强化铝硅合金性能的方法，具有重要的理论意义和工程应用价值。
铸造Al-Si合金具有良好的力学性能、铸造性能和切削性能，广泛应用于航空航天和你汽车工业。
Al-Si未变质处理时，共晶Si以粗大的针、片状存在，严重割裂了合金基体，降低了合金的强度和塑性。
Sr对共晶硅起到很好的变质作用，同时却促进了粗大的柱状和树枝状Al晶粒的形核生长，这说明对铸造Al-Si合金仅变质处理是不够的，还有必要对枝晶进行等轴化和细化，消除这种组织对合金力学性能的不利影响。
本文采用了不同的变质剂对Al-15%Si合金进行变质处理，研究了变质处理对合金组织的影响规律，同时初步探讨变质剂对Al-Si合金的细化变质机理。
1、实验方案设计1.1材料的选择本实验的目的在于研究不同变质剂对于铝合金组织及其性能的影响，为了实验的顺利进行以及实验过程之中出现较少的干扰因素，选择二元Al-Si合金作为本次实验的研究对象，由于变质处理作用的主要机制在于改变铸态下的Si的形态、数量及其分布，再加之合金液体要具有相对较好的流动性，最终确定Al-15Si作为实验材料。
铝硅合金细化变质处理
铝等不动部件。 一些关键运动部件，因工作在高温高压高速运动、
滑动条件下，对材料的性能要求除了相当的强 度之外，还需要有良好的耐热耐磨性及尺寸稳 定性，主要还是采用传统的铸铁、铸钢等铁合 金。
Al-Si系合金结合了Al基体轻质导电导热性好以及 Si 粒子热膨胀系数小、硬度高、耐磨的特点， 有望满足上述要求。实现汽车的轻量化。
铝硅合金细化变质处理
• 五、实验报告要求 • 1．简述实验目的、实验内容与实验原理和
步骤。 • 2．评价A1-7Si合金的细化和变质效果，并
分析影响合金细化和变质效果的主要因素。
二、实验原理概述 1. Al-Si合金概述 如汽车工业，正面临着三大问题：能源、公害及安全，其
中能源问题最为突出节能的有效途径是提高发动机效率， 减少汽车行驶阻力，改善传动机构，降低汽车自重等。 特别是一些关键零部件材料，如汽车发动机连杆、活塞 空调压缩机、叶片等运动部件，其材质轻量化在降低燃 料消耗、尾气排放及噪声污染方面效果尤为显著。轻量 化有两大途径，更改结构设计、缩小零部件尺寸和采用 轻质材料。因此研究开发高性能轻质材料和先进的制备 工艺手段以实现高效节能绿色环保运输机械产品用材将 是21世纪一个重要的发展方向。 铝硅合金熔化后，液体金属的流动性好
B443 .0
S.P 4.5- 0.8 0.15 0.05 0.35 0.35 6.0
C443 .0
D
4.5- 2.0 0.6 0.1 0.35 0.5
6.0
铝硅合金细化变质处理
2. 铝硅合金的细化处理 目的：细化合金基体α-Al的晶粒； 晶粒细化是通过控制晶粒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。 • 对晶粒细化剂的基本要求是： • (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-A1间存在良好的晶格
变质处理对过共晶铝硅合金组织和性能的影响
变质处理对过共晶铝硅合金组织和性能的影响林家平,徐建秋,肖于德,王伟,裴斐,乔翔(中南大学材料科学与工程学院,长沙410083)摘 要:通过在铸造过程中对熔体进行二元和三元变质处理,制备了硅质量分数为18%的A390过共晶铝硅合金;通过金相分析、扫描电镜观察、拉伸性能测试、耐磨性能测试等手段研究了变质处理对A390过共晶铝硅合金组织和性能的影响。
结果表明:A390合金经过变质处理后,初晶硅棱角得到钝化,尺寸小于30μm,共晶硅出现球化,晶粒尺寸减小;变质后合金力学性能明显提高,其中经三元变质处理后其室温抗拉强度与伸长率较未变质处理的分别提高了31%与150%;耐磨性能也有一定程度的改善,三元变质处理后的磨损机理以微观切削为主。
关键词:铝硅合金;变质处理;显微组织;力学性能;耐磨性能中图分类号:T G143 文献标志码:A 文章编号:100023738(2010)0320031204Influence of Modif ication on Microstructure and MechanicalProperties of H ypereutectic Al2Si AlloyL IN Jia2ping,XU Jian2qiu,XIAO Yu2de,WANG Wei,PEI Fei,QIAO Xiang (School of Materials Science and Engineering,Central South University,Changsha410083,China)Abstract:The A390hypereutectic Al2Si alloy with18wt%Si content was prepared through the melt modified by binary and ternary modifiers during the casting process.The influence of modification on microstructure and mechanical properties of A390hypereutectic Al2Si alloy was investigated by optical microscopy analysis,scanning electron microscopy observation,wear resistance test and tensile strength test.The results show that after the modification of A390alloy,the corner angle of the primary Si was inactivated,and its size was below30μm. Eutectic Si was spheroidized,and the grain was refined.Mechanical properties of the modified alloy were improved apparently.After ternary modification,compared to non2modification,the elongation and tensile strength of A390 alloy at room temperature had been increased by150%and31%,respectively.Wear resistance of the A390alloy was also improved.The wear resistance in ternary modification was mainly microscopic cutting.K ey w ords:Al2Si alloy;modification;microstructure;mechanical property;wear resistance0 引 言A390过共晶铝硅合金具有密度低、强度高、耐磨、耐腐蚀及热膨胀系数低等优点,是一种理想的新型汽车、摩托车等发动机活塞用材料。
铝合金变质处理操作方法
铝合金变质处理操作方法
铝合金变质处理是指在一定条件下对铝合金材料进行加热处理，使其改变晶体结构和力学性能的过程。
下面是铝合金变质处理的基本操作方法：
1.准备工作：准备好所需的设备和化学药品，对原始材料进行加工和清洗，确保表面光洁。
2.加热处理：将铝合金材料置于加热炉中，控制温度和时间，使其达到所需的加热温度，一般常用的加热温度为450-500，时间为1-4小时。
在此过程中，可利用淬火处理来增加材料的强度和硬度。
3.冷却处理：将材料从加热炉中取出，并迅速放入水或空气中进行冷却。
冷却速度越快，晶体结构越细小，硬度越大。
4.退火处理：在变质处理后，进行退火处理，以消除应力和提高材料的塑性，通常在200-300的温度下进行2-4小时的退火处理。
5.测试和包装：进行化学成分分析和力学性能测试，并对材料进行包装，以防止氧化和机械损伤。
总之，铝合金变质处理是非常重要的一项加工工艺，能够显著提高铝合金材料的力学性能和耐腐蚀性能。
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常用的吸附性变质剂
含钠的变质剂 钠是变质共晶硅最有效的变 质剂，生产中可以钠盐或纯金属形 式加入。钠混合盐组成为NaF、 NaCl、Na3AlF6等，变质过程中只 有NaF起作用，其反应如下： 6NaF+Al→Na3AlF6+3Na 目的：一方面是降低混合物 的熔点（NaF熔点992℃），提高 变质速度和效果，另一方面对熔体 钠变质剂 中钠进行熔剂化保护，防止钠的烧 损。 缺点： 钠含量不易控制，量少易 出现变质不足，量多可能出 现过变质；钠变质有效时间 短，要加保护性措施；变质 后炉内残余钠对随后生产合 金的影响很大，造成熔体黏 度大，增加合金的裂纹和拉 裂倾向，尤其对高镁合金的 钠脆影响更大；NaF有毒， 影响操作者健康。
原理
在浇注前，将一些细小的形核变质剂 加入到液态金属中,会在金属液中形成大 量分散的人工制造的非自发晶核，促进 金属液非均匀形核，从而获得细小的铸 造晶粒，达到细化晶粒质剂
铝合金一般选含Ti、Zr、B、C等元 素的化合物作晶粒细化剂。
Al-Ti是传统的晶粒细化剂，Ti Al-Ti-B是目 在Al中包晶反应生成TiAl3，TiAl3 前国内公认的最 与液态金属接触的（001）和（011） 有效的细化剂之 一。Al-Ti-B与Re、 面是铝凝固时的有效形核基面， Sr等元素共同作 增加了形核率，从而使结晶组织 用，其细化效果 细化。 更佳。 铝 钛 硼 丝 变 质 剂
原理
吸附变质剂的特点是熔点低， 能显著降低合金的液相线温度；原 子半径大，在合金中固溶量小。在 晶体生长时，吸附变质剂富集在相 界面上，阻碍晶体长大，又能形成 较大的成分过冷，使晶体分枝形成 细的缩颈而易于熔断，促进晶体的 游离和晶核的增加。 其缺点是由于低熔点共晶体存 在于枝晶和晶界间，常引起热脆。
细化初晶硅 对于过共晶铝硅合 金,组织中存在着大块 多边形及板片状共晶 硅。含硅量越多,初晶 硅就越多。根据铝硅 合金中不同的含硅量, 加入磷或含磷化合物 进行细化。
第二类变质处理
细化共晶硅 这类变质剂的作用主要是在金属 凝固过程中,由于变质剂元素的熔点较 高,溶解速度较慢,合金元素在结晶过程 中,其一部分高熔点元素做为共晶晶核 存在,使共晶硅晶粒在成长过程中可以 依附较多的晶核,从而达到细化共晶晶 粒的目的。这类变质剂常见的有锶、 稀土、锶—稀土、铝—锶中间合金等。
合金中的变质处理
——以铝硅合金为例
简介
理想的铸锭组织是铸锭整个截 面上具有均匀、细小的等轴晶。这 是因为等轴晶各向异性小，加工时 变形均匀、性能优异、塑性好，利 于铸造及随后的塑性加工。要得到 这种组织，通常需要对熔体进行细 化处理。凡是能促进形核、抑制晶 粒长大的处理，都能细化晶粒。变 质处理是铝工业生产中常用于细化 晶粒的方法之一。
工艺&实例
铝合金变质处理所指的就是，在液相加 入变质剂，将Al-Si合金中原本会生长成为 针状的共晶硅，经处理后生长成球状或椭圆 状，借此提高材料的强度和韧性。
人工降雨
人工降雨&变质处理
人工降雨的过程包括三个步骤:
one首先是干冰升华，从固态变成气 态。 two干冰升华后吸收大量热量，使得空 气中的水蒸气凝华形成微小的冰晶。 three空气中的水蒸气以冰晶为凝结核， 继续冷凝成水滴。
工艺
ZL101属于亚共晶铝 硅合金,硅含量为 6.5%~7.5%,大于6%,因而 在熔炼过程中需要进行变 质处理。铝合金变质处理 一般分为3类:细化初晶 α(Al)或初晶硅;改变和细 化共晶硅的形状;改变有 害杂质相(如富铁相)的形 态。
第一类变质处理
细化初晶α(Al) 细化初晶α(Al)的 元素常见的有钛、硼、 锆、稀土等。主要是 以中间合金或盐类形 式加入铝合金熔液中。 加入的变质剂与铝液 发生反应后生成TiAl3、 AlB2、TiB2、TiC、 B4C等起晶粒细化作 用。
常用的吸附性变质剂
与钠盐变质剂相比， 锶变质剂无毒，具有长 含锶变质剂 效性。它不仅细化初晶 含锶变质剂有 硅，还有细化共晶硅团 锶盐和中间合金两 种。锶盐的变质效 的作用，对炉子污染小。 果受熔体温度和铸 但使用含锶变质剂时， 造时间影响大，应 锶烧损大，要加含锶盐 用很少。目前国内 类熔剂保护，同时合金 应用较多的是Al-Sr 中间合金。 加入锶后吸气倾向增加， 易造成最终制品气孔缺 陷。
空气中的水蒸 气以冰晶为凝 结核，继续冷 凝成水滴。
形核变质剂是指加入金 属液中能作为晶核，或 虽未能作为晶核，但能 与液态金属中某些元素 相互作用产生晶核或有 效形核质点的添加剂。
人工降雨的关键在于形成 凝结核。用干冰来人工降雨的 真正原理是利用干冰升华产生 现在的人工降雨已经不 的超低温，使空气中的一小部 使用干冰，而是使用碘化 分水蒸气直接凝华形成微小冰 银。将碘化银微粒直接撒 晶，然后空气中的大量水蒸气 在空气中，作为凝结核促 再以微小冰晶为凝结核继续凝 结成雨滴。 使水蒸气冷凝为雨滴。不 再经过超低温的作用。
锶变质剂
枝晶组织
枝 最近的研究发现，不只晶粒 晶 粒度影响铸锭的质量和力学性能， 金 枝晶的细化程度及枝晶间的疏松、 偏析、夹杂对铸锭质量也有很大 相 影响。在结晶速度相同的情况下， 图 枝晶细化程度可采用吸附性变质
剂加以改变，形核变质剂对晶粒 内部结构没有直接影响。
原理
好的变质剂剂首先应能保证结晶相在衬 底物质上形成尽可能小的润湿角θ，其次变 质剂还应在液态金属中尽可能保持稳定，并 且具有最大的表面积和最佳的表面特性（如 表面粗糙或有凹坑等）。 因此，对不同的金属应选用不同的变质 剂。例如向铸铁中加入少量硅铁、硅钙、镁、 稀土；向铝硅合金中加入少量钠，向铜合金 中加入少量铋和锂等。
定义
变质处理：
向金属液中添加少量变质剂，促进 液体金属内部生核或改变晶体成长过程 的一种方法。
晶粒粗大 延伸性低 抗拉强度低
提高材料性能
晶粒细化 延伸性提高 抗拉强度提高
原理
生产中常用的变质剂有形核变质剂和吸 附变质剂。
形核变质剂是指加入 金属液中能作为晶核，或 变质前后 虽未能作为晶核，但能与 液态金属中某些元素相互 作用产生晶核或有效形核 质点的添加剂。