1、 Al-Si合金的组织特征

 Al-Si二元合金具有经典的二元共晶。室温下仅会形成α和β两种相。α相为硅溶于铝而形成的固溶体，性能大致与纯的铝相近，因此阿尔法相也可以写为α（Al）相。共晶的温度为577℃，此温度下，Si的最高溶解度是1.65wt.%，远高于室温时的0.05%。β相为铝溶于硅而形成的固溶体，其含量极少，因此可以将β相看作为一种纯的硅相。可将Al-Si系合金可以分为三类：（1）过共晶Al-Si合金，（2）共晶Al-Si合金，（3）亚共晶Al-Si合金。三类的含硅量从高到低。当Si的含量在1.65-12.6%时，结晶时首先析出α相，到577℃时，再析出（α+β）共晶体。在共晶体中，大部分情况下β相也可以被称为共晶硅。铸态下，共晶硅若不经过细化和变质处理，将会呈现出粗且大的片状；过共晶合金中出现的β相被称为初晶硅。在铸态下，同样的若未经变质的处理，也将呈现为块状或板片状。

 在Al-Si合金的相图中，合金结晶温度的范围与硅的含量呈现反相关的关系，共晶体的数量与硅的含量呈现出正相关的关系。合金的流动性随着硅含量的上升而增加，热稳定性也会变得更好。实际生产中，常用Al-Si合金的Si含量大都在5%以上。当Si含量超过13%时，随着含Si量的增加，粗大的初晶硅相将会出现并不断增加增大。这种组织会割裂组织，最终导致该合金的铸造和力学的性能降低，因此在很大程度上限制了该合金更广泛的使用。因此，过共晶合金在熔铸过程中需要进行细化处理，以便得到所需的合金。

2、Al-Si合金的磷细化处理研究现状

 P变质Al-Si合金的机理为：Al+P→AlP[2]，由于AlP与Si晶体结构和晶格常数非常相似（AlP为0.545nm,而Si的为0.542nm,仅相差0.003nm）。根据晶体结构相似、晶格常数相应的原理，Si结晶时可以将AlP作为异质晶核，将原子依附于AlP上。独立结晶的初晶Si，可以有效地改善其力学性能，提高了合金的抗拉伸强度和耐磨性能。含磷细化剂中，赤磷和磷盐细化剂在使用的过程中会释放出有毒的气体，会对环境造成严重的污染，而且磷的吸收效率以及转化率都比较低，细化的效果也不尽人意，不能形成持续稳定的效果。因此，含磷中间合金细化剂因为具有环保无污染，效果持续时间长等优点，受到越来越多的青睐。

 在含磷的中间合金的细化剂中，应用最广泛的为以下几种：

Cu-P中间合金

 当铝合金成分中有Cu元素时，可将Cu-P中间合金当做合金的细化剂，但由于Cu-P中间合金的溶点比较高，在合金中难以融化。并且由于其比较重，密度相对来说比较大，容易在金属中发生沉淀偏析。不适合用静置炉来生产，而比较适合用感应炉来生产。应用最多的为Cu-(8%~10%)P中间合金，加入量为合金质量的1%左右。当Cu-P中间合金作为变质剂时，溶体的保温温度比较高并且保温的时间比较长。因此大大增加了能耗，且易于发生沉淀偏析，不适合用于静置炉生产。再加上生产的铸件的质量不稳定的缺陷，从而最终导致了其得不到大规模的使用。

Al-Cu-P中间合金

 Al-Cu-P合金可以利用粉末冶金的方法来制备。所谓的粉末冶金法，就是将微粒的粉末与合金的粉末混合在一起然后在真空中烧结，最后在某些温度下挤压合金使其成为所需线材的一种加工的方法。采用这种方法所用时间短，细化效果比较好，加入的合金量也比较少，还具有在线变质的优点。用此种中间合金对A390铝合金的溶体进行细化与变质处理，在流动的槽内加入 Al-Cu-P中间合金后，初晶Si可以获得有效的细化，合金中磷的实际吸收率为22.4%，远远高于Cu-8.2%P合金炉内的实际吸收率6.62%。另外，Al-Cu-P合金不会释放出有的气体、不会对环境造成污染。但是由于该中间合金的制造成本较高，不符合经济性的原则，因此也限制了该技术的发展。