铝合金晶粒细化

半径大，在合金中固溶量小，在晶体生长时富集在相界面上，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。
缺点：由于存在于枝晶和晶界间，常引起热脆
钠盐细化剂
常用变质剂的成分及其变质温度
钠盐细化剂
变质反应：
3NaF + Al AlF3 +3Na
加入钠盐和钾盐之后，与NaF形成混合盐，可以降低熔点，促 进变质反应的进行。此外熔融状态的变质层会形成一层连续的 覆盖层，提高了变质剂的覆盖作用。
铝合金晶粒细化
晶粒细化
定义：对铝合金熔体进行细化处理，以获得均匀、
细小的等轴晶
分类：凝固细晶和变质细晶
凝固细晶
凝固细晶又称为内生形核质点法，即通过一定手段，如电磁作用等，
改变合金内晶核的数量或阻碍晶体的形核和长大来实现晶粒细化。
常用方法：快速凝固细晶、机械场凝固细晶、磁场凝固细晶、电场
凝固细晶和超声场凝固细晶。
快速凝固细晶
采用很高的凝固速度，使合金在凝固过程中形成细小的微观组 织结构，且分布均匀。 原理：控制过冷度
影响因素：凝固速率和合金成分
动态晶粒细化
机械场凝固细晶：
机械搅拌或机械振 动 形成复杂的三维空 间流动
细化或球化合金 组织
改变熔体的结构和 能量起伏
磁场凝固细晶
磁场对铝合金能量体系 产生扰动 产生涡流，和洛伦磁力与 外加磁强破坏产生的树枝 晶
变质细晶
变质细晶又称为外来形核质点法，即通过向铝合金熔体中加入中间
合金晶粒细化剂，产生大量有效异质形核核心，提高晶体的形核率，
从而细化晶粒
常见晶粒细化剂：
中间合金细化剂 盐类细化剂 Al-Ti Al-Ti-B 钠盐细化剂 氯盐细化剂
中间合金细化剂
原理：包晶相图理论
Al-Ti二元相图富Al端
中间合金细化剂
产生新的晶核，达到细化目的
电场凝固细晶
原理：利用电迁移现象改变溶质有效分配系数及凝固界面前沿溶质 分布。
主要影响因素：晶核和母相的电导率，球形晶核的半径 密度 ，质量电容 通电时间
超声场凝固细晶
声空化和声流作用形 成空化泡
吸收热量， 造成局部 过冷
空化泡破裂会 破碎正在长大 的晶体
形成新的晶体质点
设备复杂 特殊合金
盐类细化 操作简单 污染严重Fra Baidu bibliotek炉内处理 块式添加 剂
Al-Ti基 细化剂
适合连续 成本较高 炉外处理 在线添加 生产
100~250
冶 金 作 用
取0.01%Ti的添加量作为标准添加量，用Al-5Ti-1B细化剂在730℃ 时对99.7%的工业纯铝进行细化处理
标准添加量下保持时间与晶粒大小的关系
Ti的添加量对晶粒大小的影响
不 同 添 加 量 对 99. 7% Al 细 化 效 果
盐类细化剂
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
总结
细化质 点来源 细化方 法 优点 缺点 应用范 围 铸件 小批量 生产操作 施加振动 甩带等 施加电/ 磁场 晶粒尺寸 （μm） 20~800 0.5~10 —— 200~500 物 理 作 用 作用性 质 机械场作 操作简单 设备复杂 用 内 生 法 快速凝固 细化枝晶 电/磁场 作用 外 生 法 尺寸小 小件