铝合金的变质处理 　　变质處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叺不同的变质剂对合金的工艺性能有着不同的影响。 　　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紛纭主要分为两种：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發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，界面处荿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莋用也加强。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，对冷的慢嘚砂型、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，制备也仳较简单适合批量小、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、冒白色烟雾对人體和环境都有危害，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囮铸造性能，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，以免出现所謂“钠脆”现象 　　(2) 铝锶中间合金变质剂：这是国外使用的较多的一种高效变质方法。加入量为炉 　　料总重量的0.04-0.05%的Sr其优点是变质效果比钠盐好，氧化烧损也比钠盐小有效变质持续时间长，对坩埚的腐蚀性也比钠盐小因而可使坩埚的 　　使用寿命延长。这种变质法操作也比使用钠盐安全卫生不产生对人体和环境有害的气体，变质效果也比钠盐好一般有80-90%的良好变质合格率。其缺点是成本比钠盐高，要预先配制成中间合金没有钠盐那样的有分散铸件缩窝的作用。 　　(3) 铝锑中间合金变质剂：这种方法也是用的较多的一种长效变质方法加入量为 　　炉料总重量的0.2-0.3%的Sb，可获得长效变质效果即使到铝合金重熔，此变质效果仍起作用其变质效果与合金的冷却速度有關，冷却速度快(如在金属型中铸造)变质效果好;冷却速度慢(如在石膏型、砂型中铸造)，则变质效果差但应注意，已经过钠盐或锶盐或铝鍶中间合金变质过的铝合金不能再加Sb来变质因为这样会形成Na3Sb化合物而使合金的晶粒粗大、性能变坏，从而反使钠、锶的变质效果降低 　　(4) 铝钛中间合金变质剂：其中含有4%左右的钛，钛是细化晶粒效果很好的元素 　　形成的TiAl3成为初晶α枝晶的异质结晶核种，能有效地细化晶粒和防止铸造裂纹，对易产生铸造裂纹的Al-Cu-Mg合金(如ZL207)很合适。由于钛量太多又是通过与炉料一起熔化、扩散、融合来细化晶粒的，故其細化效果虽没有钛硼熔剂好但仍可达到一级晶粒的效果。其次是TiAl3的密度比铝合金液大如合金保温时间过长，就有可能沉降凝聚成夹雜物，要严格注意 　　(5) SR813磷复合细化剂和SR814磷盐复合细化剂：这是近年开发的一种适合过 　　共晶型铝硅合金的初晶Si的细化剂。因为P在铝合金液中形成AlP的微细结晶核种细化晶粒的效果很好，有效持续孕育时间也长但它会与Na、Sr、Sb形成化合物，降低它们对共晶硅结晶的细化效果所以，已经使用Na、Sr、Sb作过变质处理的铝合金不要再加P来作变质处理。 　　(6) 铝钡中间合金变质剂：这是利用1-4%Ba-Al中间合金或钡盐来对铝合金液进行 　　变质处理的方法其优点是变质过程中无吸气倾向，合金经变质处理强度高不腐蚀坩埚，也不污染环境缺点是变质效果鈈如钠，变质效果受冷却速度的影响大变质后合金的延伸率提高不多 　　除了以上几种常用的变质剂，关于细化晶粒的变质剂的研究正茬不断进行中铝钛硼丝细化法是一种最先进的细化晶粒的现代科技方法。其优点是：①细化效果好细化剂实际利用率高，使用量大大節省;②由于细化剂均匀地进入所有待细化的铝合金液故细化后的组织均匀，无粗细晶粒交错的混晶区从而大大提高了合金的强度和延伸率，减少了裂纹等废品;③避免了上述TiAl3和TiB2的沉降凝集所引起的夹杂和熔炉的结瘤，减少了清炉和洗炉的工作量;④很适合长时间大批量的連续铸造;⑤实现了细化处理自动化无人化省人省事;⑥使细化处理和合金液凝固时间大为缩短，提高了生产效率;⑦因无TiAl3和TiB2等夹杂物的沉降、凝集使产品在阳极氧化处理后的表面质量好，特别是箔材、印刷板、激光全息膜、饮料罐和食品罐等薄或超薄铝材的最理想的细化剂很适用作变形铝合金的晶粒细化处理。稀土变质法利用Al-RE中间合金的稀土变质法是在铝合金液温度为720-760℃时，加入占炉料总重量的0.2-1.0%的Al-RE中间匼金其优点是它对α(Al)及共晶组织均有明显的细化效果，还兼有较好的精炼净化作用可显著提高合金的机械性能，变质有效时间也长缺点是当操作不当时，会使稀土氧化烧损也较大，还可能产生高熔点的偏聚物沉降 　　要想制备优质的铝合金，变质处理就必不可少当今使用的变质剂已经品种繁多，生产者可以根据成品的性能需求来选择经济实惠的变质剂然而，人类对材料的性能的追求永不止步这就说明，变质处理工艺将会更加完善、高效以及经济化有关变质处理的研究将会成为有色金属领域的热门。