“材行方寸间”实践团队关于铝硅合金新型细化分析

2月5日，“材行方寸间”团队关于铝硅合金细化变质机理查阅到以下资料：Sr通常用来变质共晶硅，它是一种长效变质剂，变质后保温6~12 h或重熔，仍保持良好的变质作用。目前广泛采用AI-Sr中间合金形式加入，主要有AI-10Sr、Al8Sr和 AI-5Sr等，熔体中Sr含量为0.02% ~0.05%时变质效果最佳，其变质机理目前有“过冷理论”“孪晶凹槽理论” 。Sr 变质效果稳定，变质有效时间长，变质后不出现衰退现象。

P是高效的初生硅细化剂，熔体中P含量在0.001%~0.05%范围时细化效果最佳。P元素通常以赤磷、P-Cu中间合金、磷化物、磷酸盐和含P中间合金等多种形式加人。在过共晶铝硅合金中加入0.1%~0.5%的赤磷可以细化初生硅，但赤磷燃点低、反应剧烈、烧损严重，且产生有毒气体，现已很少使用。常见的磷化物和磷酸盐有PCI、PCl、PNCl2等，反应后生成有毒气体，污染问题依旧没有解决，因此其应用受到很大限制。采用P-Cu中间合金时空气污染和变质效果均有所改善，但Cu的密度较大，容易导致偏析。P的变质机理为P与Al反应形成高熔点（1060°C）的AIP化合物，其晶体结构与硅晶体相同，同属立方结构，品格常数接近且最小原子间隙也十分相近，因此可以起到异质核心的作用，从而细化初生硅。

与老师讨论后，老师提出AlP中间合金与变质剂Sr无法共同作用，Sr产生毒化效果，使双方都失去作用。因此我们需要细化与变质能同时发生作用的试剂，使得初生硅与共晶硅同时得到细化，获得性能优异的铝硅合金。目前我们发现铁/锰金属间化合物可对工业铝硅合金中的初生硅晶粒产生明显的细化作用，并且可以与Sr共同作用，但对高纯铝硅合金中的初生硅却没有这种细化效果。

《AI-Si合金变质元素及其交互作用》张佳虹，邢书明（北京交通大学机械与电子控制工程学院，北京100044）

图/王惠莹

文/王惠莹

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