鋁型材鑄造工藝與質(zhì)量控制

第3章從理論與實踐相結(jié)合討論了鋁型材鑄造生產(chǎn)中，在結(jié)晶前沿產(chǎn)生組分過冷，有利于熔體均勻成核的一些基礎(chǔ)理論問題，本章將重點討論鋁型材生產(chǎn)實踐中變質(zhì)、鑄造工藝與質(zhì)量控制的有關(guān)問題。

1.鋁型材變質(zhì)處理



1.1熔體變質(zhì)機理

在生產(chǎn)活動中，熔體中的自發(fā)形核是非常重要的，它是獲得細小、均勻晶粒組織的基礎(chǔ)。熔體產(chǎn)生嚴重過熱后，如果不采取措施恢復其自發(fā)形核的功能，則隨后無論使用何種變質(zhì)劑，采用何種變質(zhì)手段，都不能使其晶粒細化。自發(fā)形核的理論在《電解鋁液鑄軋生產(chǎn)板帶箔材》（冶金工業(yè)出版社，2011）一書中進行了比較詳細的討論，此處從略。但是在鋁型材生產(chǎn)中，單純地依賴均勻的自發(fā)形核，也不能獲得細小均勻的晶粒組織，特別是純鋁和低成分含量的鋁型材，根據(jù)式（2-23）對產(chǎn)生組分過冷條件的判據(jù)，溶質(zhì)的平均濃度低，溫度梯度大，不容易發(fā)生組分過冷，影響自發(fā)形核的生長，很容易生成粗大晶粒組織，還容易產(chǎn)生羽毛狀晶，俗稱花邊組織，這是鑄軋生產(chǎn)中已得到了驗證。因此必須向合金熔體加入變質(zhì)劑，即在熔體中加入外來核心，進行嚴格有效的變質(zhì)處理。

1.2懸浮粒子的成核條件

在熔體中加入外來核心后，即在熔體中出現(xiàn)了懸浮粒子。懸浮粒子就有可能生長成為結(jié)晶核心，現(xiàn)在討論懸浮粒子的成核能和影響成核的因素。

《電解鋁液鑄軋生產(chǎn)板帶箔材》（冶金工業(yè)出版社，2011）一書中討論了平襯底上成核得到球冠晶核的開成能為：

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

其中 ? ? ? ? ? ? ?f?(m)=（2+m）（1-m）

式中Ωs--------單個原子的體積；
? ? γsf-------晶體和流體的界面能；
? ? Δq--------亞穩(wěn)流體中單個原子或分子轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定相中的原子或分子引起的自由能的降低值；
? ? m----------接觸色余弦。

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