(优选)合金中的变质处理

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。
铝 钛 硼
一。Al面-T是i-B铝与凝Re固、时的有效形核基面，
丝
Sr等元增素加共了同形作核率，从而使结晶组织
变
用更，佳其。细细化化。效果
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。
变中质钠速进度行和熔钠效剂变果 化质， 保剂另 护一 ，方 防面 止对 钠熔 的体 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。
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。 气中t的wo水干蒸冰气升凝华华后形吸成收微大小量的热冰量晶，。使得空 继续th冷ree凝空成气水中滴的。水蒸气以冰晶为凝结核，
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
金虽属未变液能质中作前能为后晶作核为，晶但核能，与或
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。
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。
（优选）合金中的变 质处理
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。
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 真正原现理在是的利人用工干降冰雨升已华经产不生 的分晶超水，使银低蒸然用。温气后干将，直空冰碘使接气，化空凝中而银气华的是微中形大使粒的成量用直一微水碘接小小蒸化撒部冰气 再以在微空小气冰中晶，为作凝为结凝核结继核续促凝 结成使雨水滴蒸。气冷凝为雨滴。不
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。
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。
前有国效A内的l在 与-公 细TiA液认化-ABl中态的剂l是-T金包最之目i是属晶传接反统触应的的生晶（成粒T00i细A1）l化3，和剂T（，iA0Tl13i1）
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。
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
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。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
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。
常用的吸附性变质剂
与钠盐变质剂相比，
锶含变锶质变剂质无剂毒，具有长 效性。它含不锶仅变细质化剂初有晶 硅，锶还盐有和细中化间共合晶金硅两团 的作种用。，锶对盐炉的子变污质染效小。 但锶使烧果造用用损受时很含大熔间少锶，体影。变要温响目质加度大前剂含和，国时锶铸应内，盐 类熔应剂用保较护多，的同是时Al合-S金r 加入中锶间后合吸金气。倾向增加， 易造成最终制品气孔缺 陷。
锶变质剂
枝晶组织
枝 晶 最近的研究发现，不只晶粒
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、 相 偏析、夹杂对铸锭质量也有很大 图 影响。在结晶速度相同的情况下，
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）。