铝型材铸造工艺与质量控制

第3章从理论与实践相结合讨论了铝型材铸造生产中，在结晶前沿产生组分过冷，有利于熔体均匀成核的一些基础理论问题，本章将重点讨论铝型材生产实践中变质、铸造工艺与质量控制的有关问题。

1.铝型材变质处理



1.1熔体变质机理

在生产活动中，熔体中的自发形核是非常重要的，它是获得细小、均匀晶粒组织的基础。熔体产生严重过热后，如果不采取措施恢复其自发形核的功能，则随后无论使用何种变质剂，采用何种变质手段，都不能使其晶粒细化。自发形核的理论在《电解铝液铸轧生产板带箔材》（冶金工业出版社，2011）一书中进行了比较详细的讨论，此处从略。但是在铝型材生产中，单纯地依赖均匀的自发形核，也不能获得细小均匀的晶粒组织，特别是纯铝和低成分含量的铝型材，根据式（2-23）对产生组分过冷条件的判据，溶质的平均浓度低，温度梯度大，不容易发生组分过冷，影响自发形核的生长，很容易生成粗大晶粒组织，还容易产生羽毛状晶，俗称花边组织，这是铸轧生产中已得到了验证。因此必须向合金熔体加入变质剂，即在熔体中加入外来核心，进行严格有效的变质处理。

1.2悬浮粒子的成核条件

在熔体中加入外来核心后，即在熔体中出现了悬浮粒子。悬浮粒子就有可能生长成为结晶核心，现在讨论悬浮粒子的成核能和影响成核的因素。

《电解铝液铸轧生产板带箔材》（冶金工业出版社，2011）一书中讨论了平衬底上成核得到球冠晶核的开成能为：

                         ΔG*=(16πΩ2sγ3sf/3Δq2)f?(m)

其中              f?(m)=（2+m）（1-m）

式中Ωs--------单个原子的体积；
    γsf-------晶体和流体的界面能；
    Δq--------亚稳流体中单个原子或分子转变为稳定相中的原子或分子引起的自由能的降低值；
    m----------接触色余弦。

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