Al-P中间合金

 山东大学课题组发明了Al-P系列的中间 合金，因为这类中间合金绿色环保等优点，解决了活塞制造的过程中变质不稳定以及环境污染的问题，所以已在许多的发动机活塞制造企业中获得推广应用。该中间合金有如下优点：(1) 无污染排放物的产生、铝的使用比较少、无腐蚀产生：无有害气体和异味的放出，意味着这是一种绿色环保型变质剂；无反应渣的产生，可以降低铝的消耗；不会腐蚀炉衬、堆祸和工具，可以延长炉衬和琳祸的使用寿命，最终可以降低能耗。(2)运输比较方便，保存安全，添加方便，便于使用。（3）变质效果稳定、长效。（4）可进行定量控制，且加入量少[5]。

3、 影响P细化效果的因素

 （1）P含量：P的含量会显著影响到细化效果，细化初晶时—般都有一个最佳P含量[6]。低于最佳值时变质无法完全完成，细化效果达不到预期；高于最佳值则会发生“过变质”的现象，使初晶硅逐渐变得更为粗壮。一般认为，P的最佳残留含量为0.001%~0.05% 。变质剂加入量不足将会导致作为形核衬底的Al-P粒子数量不足，初晶Si无法完全附着其上，因此变质不充分。过变质的现象则最可能是因为合金溶体中形成初晶的异质晶核数目过多，导致相互碰撞并互相结合成为了更大的晶粒，从而使溶体中的有效晶核的数量大大减少，最终导致了变质效果变差，产生了“过变质”的现象[7]。

 （2）变质温度：变质温度是另外一个重要且影响比较明显的影响因素。初晶异质结晶的核心温度高达上千度，如果变质液温度过低，达不到最佳的温度，则晶核会在液中凝聚成团，并且温度会逐渐地下降而最终导致失去了变质作用。提高变质温度能够使质点细化，变质的效果会非常显著。大部分情况下，焰炼温度在合金液相线150摄氏度以上时就已有非常明显的变质效果，继续升高温度没有太大的必要，相反还可能发生赘余的反应，反过来影响追中的效果。对于过共晶Al-Si合金而言，最低的变质温度很可能与合金中的Si含量有关，合金中Si的含量越高，最低的变质处理温度也会随之提高。

  (3)保温时间：在Al-Si 合金中加入含有P的中间合金后，需要将合金在某一温度下保持一段时间，才能充分发挥出变质的效果。含P变质剂的不同会导致所需的温度以及保持的时间有所不同。保温的最佳时间会根据变质剂的改变而有所不同，例如：对于Cu-P、Al-Cu-P以及Si-P中间合金来说，需要保温60min才能发挥作用。而对于含P的中间合金来说，保温时间仅仅为15min，就可以达到所需的良好细化效果[7]。同时，合金保温的时间超过了最佳保温时间，初晶硅也会逐渐变得更为粗壮，也会发生过变质的失效现象。

 （4）变质处理和精炼的配合：经变质后的铝液在高温下静止一段时间后也可能会使变质的效果消失。这个时候如果用六氯乙烷精炼，消除静置下出现的气体以及氧化夹杂现象，就可以恢复最开始良好的变质效果。六氯乙烷本身并不起作用，因此可知气体和氧化夹杂不但会影响合金的质量，而且也会影响的变质效果：气体和氧化夹杂会使Al-P钝化，导致Al-P部分甚至完全地失去变质效果。因此变质试验开始以及后续都要用六氯乙烷来精炼，以便保持住最佳的变质效果。

 （5）浇注温度：大多数的情况下，在保证样品可以完全充型的情况下，浇注温度应尽可能的较低[8.9]。温度过高则可能会出现针孔、疏松等铸造性缺陷，变质温度过低也很可能会影响到过共晶合金的变质效果。实验表明，浇注的温度过低，Al-P会凝聚成团，使形核的衬底减少，减轻或者失去了变质效果，一般保温的温度高于液相线温度上70~100℃以为宜。