什么是变质剂

变质剂是指用于细化晶粒和改善组织以提高材料性能的物质。

在液态金属结晶前，加入一些细小的变质剂，使金属结晶时的晶核形核率增加或速率降低。变质处理就是向金属液体中加入一些细小的形核剂，又称为孕育剂或变质剂，使它在金属液中形成大量分散的人工制造的非自发晶核，从而获得细小的铸造晶粒，达到提高材料性能的目的。

变质处理常用的变质剂都有哪些？

变质处理就是向金属液体中加入一些细小的形核剂（又称为孕育剂或变质剂），使它在金属液中形成大量分散的人工制造的非自发晶核，从而获得细小的铸造晶粒，达到提高材料性能的目的。变质处理是工业生产中广泛使用的方法。
变质处理是在金属液中添加少量活性物质，促进液体金属内部形核或改变晶体成长过程的一种方法。生产中常用的变质剂有形核变质剂和吸附变质剂。
一、形核变质剂：
形核变质剂的作用机理是在铝熔体中加入能够产生非自发晶核的物质，使其在凝固过程中通过异质形核而达到细化晶粒的目的。
1、对形核变质剂的要求
要求加入的变质剂或其与铝反应生成的化合物具有以下特点：晶格结构和晶格常数与被变质熔体相适应；稳定；熔点高；在铝熔体中分散度高，能均匀分布在熔体中；不污染铝合金熔体。
2、形核变质剂的种类
变形铝合金一般选含Ti、Zr、B、C等元素的化合物作为晶粒细化剂。
3、变质剂的加入方式
（1）以化合物形式加入，如K2TiF6、KBF4、K2ZrF6、TiCl4、BCl3等。经过化学反应，被置换出来的Ti、Zr、B等，重新化合而形成非自发晶核。这些方法虽然简单，但效果不理想。反应中生成的浮渣影响熔体质量，同时再次生成的TiCl3、KB2、ZrAl3等质点易聚集，影响细化效果。
（2）以中间合金形式加人。目前工业用细化剂大多以中间合金形式加入，如Al-Ti、Al-Ti-B、Al-Ti-C、Al-Ti-B-RE等。
4、影响细化效果的因素
（1）细化剂的种类。细化剂不同，细化效果也不同。
（2）细化剂的用量。一般来说，细化剂加入越多，细化效果越好。但细化剂加入过多易使熔体中金属间化合物增多并聚集，影响熔体质量。因此在满足晶粒度的前提下，杂质元素加入得越少越好。
（3）细化剂质量。细化质点的尺寸、形状和分布是影响细化效果的重要因素。质点尺寸小，比表面积小（以点状、球状最佳），在熔体中弥散分布，则细化效果好。以TiAl3为例，块状TiAI3，比针状TiAI3细化效果好，这是因为块状TiAI3有三个面面向熔体，形核率高。
（4）细化剂添加时机。TiAI3质点在加入熔体中10min时效果最好，40min后细化效果减退。TiB2质点的聚集倾向随时间的延长而加大。TiC质点随时间延长易分解。因此，细化剂最好铸造前在线加入。
（5）细化剂加入时熔体温度。随着温度的提高，TiAI3逐渐溶解，细化效果降低。
二、吸附变质剂
吸附变质剂的特点是熔点低，能显著降低合金的液相线温度，原子半径大，在合金中固溶量小，在晶体生长时富集在相界面上，阻碍晶体长大，又能形成较大的成分过冷，使晶体分枝形成细的缩颈而易于熔断，促进晶体的游离和晶核的增加。其缺点是由于存在于枝晶和晶界间，常引起热脆。吸附性变质剂常有以下几种。
1、含钠变质剂
钠是变质共晶硅最有效的变质剂，生产中可以钠盐或纯金属（但以纯金属形式加入时可能分布不均，生产中很少采用）形式加入。钠混合盐组成为NaF、NaCI、Na3AIF。等，变质过程中只有NaF起作用，其反应如下：
6NaF+Al→Na3AIF6+3Na
加入混合盐的目的，一方面是降低混合物的熔点（Na熔点为992℃），提高变质速度和效果；另一方面对熔体中钠进行熔剂化保护，防止钠的烧损。熔体中钠质量分数一般控制在0.01%~0.01400，考虑到实际生产条件下不是所有的NaF都参与反应，因此计算时钠的质量分数可适当提高，但一般不应超过0.02%。
使用钠盐变质时，存在以下缺点：钠含量不易控制，量少易出现变质不足，量多可能出现过变质（恶化合金性能，夹渣倾向大，严重时恶化铸锭组织）；钠变质有效时间短，要加保护性措施（如合金化保护、熔剂保护等）；变质后炉内残余钠对随后生产合金的影响很大，造成熔体黏度大，增加合金的裂纹和拉裂倾向，尤其对高镁合金的钠脆影响更大；NaF有毒，影响操作者健康。
2、含锶（Sr）变质剂
含锶变质剂有铝盐和中间合金两种。锶盐的变质效果受熔体温度和铸造时间影响大，应用很少。目前国内应用较多的是Al-Sr中间合金。与钠盐变质剂相比，锶变质剂无毒，具有长效性，它不仅细化初晶硅，还有细化共晶硅团的作用，对炉子污染小。但使用含锶变质剂时，锶烧损大，要加含锶盐类熔剂保护，同时合金加入锶后吸气倾向增加，易造成最终制品气孔缺陷。
锶的加入量受下面各因素影响很大：熔剂化保护程度好，锶烧损小，锶的加入量少；铸件规格小，锶的加入量少；铸造时间短，锶烧损小，加入量少；冷却速度大，锶的加入量少。生产中锶的加入量应由试验确定。

变质剂的种类和功能、用途！

分类：生产中常用的变质剂有形核变质剂和吸附变质剂。
使变质剂在金属液中形成大量分散的人工制造的非自发晶核，从而获得细小的铸造晶粒，达到提高材料性能的目的。
有意地向液态金属中加入某些变质剂,以细化晶粒和改善组织,达到提高材料性能的目的，减少避免造成的浪费。

铝合金变质剂的概念是？ 和它的作用？急 ！急 ！急！

铝合金变质剂的变质效果和特点
1）钠盐变质剂变质方法
Na可使共晶硅的结晶由短圆针状变为细粒状，并降低共晶温度，增加过冷度，细化晶粒。其细化效果，对冷的慢的砂型、石膏型铸件而言比较好，还有分散铸件（铸锭）缩窝的作用，这对要求气密性好的铸件有重要的作用。钠盐变质法的成本低，制备也比较简单，适合批量小、要求不很高的产品，其缺点是：钠是化学活泼性元素，在变质处理中氧化、烧损激烈、冒白色烟雾，对人体和环境都有危害，操作也不太安全，特别是易使坩埚腐蚀损坏，它的充分变质有效时间短，一般不超过1h。钠还使Al-Mg系合金的粘性增加，恶化铸造性能，当钠量多时，还会使合金的晶粒催化，所以Al-Mg系合金和含Mg量高于2%的Al-Si合金，一般都不用钠盐变质剂来进行变质处理，以免出现所谓“钠脆”现象
2）铝锶中间合金变质法
这是国外使用的较多的一种长效变质方法。加入量为炉料总重量的0.04-0.05%的Sr。其优点是变质效果比钠盐好，氧化烧损也比钠盐小，有效变质持续时间长，对坩埚的腐蚀性也比钠盐小，因而可使坩埚的使用寿命延长。这种变质法操作也比使用钠盐安全卫生，不产生对人体和环境有害的气体，变质效果也比钠盐好，一般有80-90%的良好变质合格率。其缺点是：成本比钠盐高，要预先配制成中间合金（否则就要采用锶盐变质剂），没有钠盐那样的有分散铸件缩窝的作用。
3）铝锑中间合金变质法
这种方法也是用的较多的一种长效变质方法。加入量为炉料总重量的0.2-0.3%的Sb，可获得长效变质效果，即使到铝合金重熔，此变质效果仍起作用。其变质效果与合金的冷却速度有关，冷却速度快（如在金属型中铸造），变质效果好；冷却速度慢（如在石膏型、砂型中铸造），则变质效果差。但应注意，已经过钠盐或锶盐或铝锶中间合金变质过的铝合金不能再加Sb来变质，因为这样会形成Na3Sb化合物而使合金的晶粒粗大、性能变坏，从而反使钠、锶的变质效果降低。
4）SR813磷复合细化剂和SR814磷盐复合细化剂孕育法
这是近年开发的一种适合过共晶型铝硅合金的初晶Si的细化剂。因为P在铝合金液中形成AlP的微细结晶核种，细化晶粒的效果很好，有效持续孕育时间也长，但它会与Na、Sr、Sb形成化合物，降低它们对共晶硅结晶的细化效果，所以，已经使用Na、Sr、Sb作过变质处理的铝合金，不要再加P来作变质处理。
5）铝钛中间合金变质法
其中含有4%左右的钛，钛是细化晶粒效果很好的元素，形成的TiAl3成为初晶α枝晶的异质结晶核种，能有效地细化晶粒和防止铸造裂纹，对易产生铸造裂纹的Al-Cu-Mg合金（如ZL207）很合适。由于钛量太多，又是通过与炉料一起熔化、扩散、融合来细化晶粒的，故其细化效果虽没有钛硼熔剂好，但仍可达到一级晶粒的效果。其次是TiAl3的密度比铝合金液大，如合金保温时间过长，就有可能沉降，凝聚成夹杂物，要严格注意。
6）钛硼熔剂细化法
由于钛硼熔剂中同时含有Ti和B两种细化晶粒作用很强的元素，它们在铝合金液中形成TiAl3和TiB2，未熔化的TiAl3和不熔化的TiB2（其相对密度4.4，熔点为2900℃）都残留在铝合金液中，成为铝合金的初晶α枝晶组织的有效异质结晶种。 这种熔剂细化晶粒的优点是：①因为有Ti、B两个细化晶粒的元素和Ti含量为Al-Ti中间和金的8倍，故细化晶粒的效果非常好，比Al-Ti中间合金的效果大很多；②处理成本比用Al-Ti中间合金低很多；③熔剂成块状，省去了熔化配制中间合金的许多费用，烧损也少；④储存省面积，很简便，且块重标准化，用前无需称重；⑤熔剂块自沉降、自扩散、利用率高、简化了操作，改善了劳动条件和减轻了劳动强度；⑥适用范围广，既适用铸造铝合金，又适用变形铝合金；既适用纯铝，又适用铝合金。
其缺点是：TiB2和TiAl3一样，密度也比铝合金大，如保温时间过长，也会自沉降，凝聚成夹杂物。
7）铝钛硼丝细化法
这是一种最先进的细化晶粒的现代科技方法。其优点是：①细化效果好，细化剂实际利用率高，使用量大大节省；②由于细化剂均匀地进入所有待细化的铝合金液，故细化后的组织均匀，无粗细晶粒交错的混晶区，从而大大提高了合金的强度和延伸率，减少了裂纹等废品；③避免了上述TiAl3和TiB2的沉降，凝集所引起的夹杂和熔炉的结瘤，减少了清炉和洗炉的工作量；④很适合长时间大批量的连续铸造；⑤实现了细化处理自动化无人化，省人省事；⑥使细化处理和合金液凝固时间大为缩短，提高了生产效率；⑦因无TiAl3和TiB2等夹杂物的沉降、凝集，使产品在阳极氧化处理后的表面质量好，特别是箔材、印刷板、激光全息膜、饮料罐和食品罐等薄或超薄铝材的最理想的细化剂。很适用作变形铝合金的晶粒细化处理。
8）稀土变质法
利用Al-RE中间合金的稀土变质法，是在铝合金液温度为720-760℃时，加入占炉料总重量的0.2-1.0%的Al-RE中间合金。其优点是它对α（Al）及共晶组织均有明显的细化效果，还兼有较好的精炼净化作用，可显著提高合金的机械性能，变质有效时间也长。缺点是当操作不当时，会使稀土氧化，烧损也较大，还可能产生高熔点的偏聚物沉降。
9）铝钡中间合金变质法
这是利用1-4%Ba-Al中间合金或钡盐来对铝合金液进行变质处理的方法。其优点是变质过程中无吸气倾向，合金经变质处理强度高，不腐蚀坩埚，也不污染环境。缺点是变质效果不如钠，变质效果受冷却速度的影响大，变质后合金的延伸率提高不多。
10）纯碲变质法
其加入量为炉料总重量的0.05-0.1%，处理温度为740℃左右。其优点是变质后合金的性能与钠变质的相当，合金重熔后其变质效果基本不变。缺点是变质效果也受合金的冷却速度的影响，且变质效果不够稳定。
11）用K2ZrF6变质法
用含K2ZrF698%的锆盐来对铝合金作变质处理，加入量为炉料总重量的0.5-1%，在730-750℃时加入。它对α（Al）及共晶硅均有细化作用，也有精炼作用，K2ZrF6不吸潮，储存使用都很方便，对铸件壁厚不敏感。缺点是处理时对环境有一定的污染，容易产生夹杂。

金属液体进行变质处理时变质剂起什么作用

变质处理就是向金属液体中加入一些细小的形核剂（又称为孕育剂或变质剂），使它在金属液中形成大量分散的人工制造的非自发晶核，从而获得细小的铸造晶粒，达到提高材料性能的目的。
从这定义中可知，是作为晶核，就像水结冰时，岸边易结冰，因为岸边有结晶核心。

什么是变质处理，变质剂有哪几种

应用最多的是铝硅合金，典型牌号ZL102,其成分在共晶点附近，因而具有优良的铸造性能，即流动性好，但其组织为粗大的针状硅晶体和α固溶体组成的共晶体，以及少量的多面体形的初生硅晶体。因为粗大的针状组织，所以合金韧塑性较差，需要进行变质处理。浇注前加入变质剂（常用钠盐），促进硅形核，并吸附在硅表面阻碍它长大，而使合金组织细小，最终改善了合金的强度和塑性。

铝合金变质剂分类及原理举例说明。

铸造铝合金中的共晶硅相在自然生长条件下会长成片状。这种形状的脆性相严重地割裂了基体，降低了合金的强度和塑性，因而需要使之改变成有利的形态。变质处理是改善共晶硅形态的有效途径。
变质处理

1.钠变质处理
(1)金属钠变质 直接将金属钠加入铝液中，将使共晶硅变质。国内钠的加入量为0.1%(质量分数)左右，将其压入靠近坩埚底部， 1 ~ 2min反应完毕。因钠的沸点低、活泼，处理时将引起铝液沸腾和飞溅。钠极易与水反应，生成氧化钠和[H]，造成不良影响。钠的密度小，容易产生密度偏析，结果坩埚的上部铝液中钠量过多，造成过变质现象;而下部的铝液，因钠量过低而变质不足，因此，要注意搅拌。目前该工艺应用较少。
(2)钠盐变质 目前在生产中应用广泛的钠变质剂是含氟化物的钠盐和钾盐，起变质作用的主要是NaF。
钠变质处理过程中，要注意防止过变质组织的出现，否则会对性能产生不利影响。出现过变质组织是钠在局部区域含量过高所致。其主要原因是:没有采取细化初晶α的处理，变质剂易分解，且处理温度偏高或变质元素在铝液中产生偏析，从而使初晶α相集聚，于是造成初晶α间隙中钠含量过高，致使过变质带出现。
如果变质温度低，则反应速度慢，变质反应时间长。一般操作为:撒上变质剂，覆盖10~15min后，搅拌2min；或覆盖10~15min后，将已结壳的变质剂压入铝液内2~3min。其变质效果可维持30~4Omin。
钠盐变质的缺点为:加入量较大，能耗大，变质反应时间较长，对坩埚有一定的腐蚀作用。
近年来发展了双色质块。它分为上下两层，以颜色区分，上层熔点高，在铝液保温停留时，以一定速度向铝液提供钠，使之不衰退;下层熔点低，反应速度快，使铝液在15min之内达到变质。这样，可维持变质时间2~3h，加入的质量分数为1.2% -1.3%，可满足低压铸造和金属型小件铸造的工艺要求。
(3)无毒变质剂 为了减少公害，应尽量少用或不用氟盐做变质剂。国内相继出现了几种无毒变质剂，其中一种是在750℃时发生反应而生成钠，使合金液变质：
Na2C03 = Na20 + CO2
Na20 + Mg = MgO + 2Na
CO2 + 2Mg = 2MgO + C
Na2C03 + 3Mg = 3MgO + 2Na + C
无毒变质剂是否对铝液有氧化作用，有待深入研究。
2.锶变质处理
近十年来，锶变质剂获得了广泛应用，似具有取代钠变质剂的趋势。
锶变质剂与钠盐变质剂具有同等效果。但锶变质具有以下主要优点:氧化少，易于加入和控制，过变质问题少;锶不易挥发，故可延长变质的有效时间;处理方便，无蒸气析出;变质剂易于保存;处理后，合金流动性好，对铸件壁厚的敏感性小。
由于锶的密度比铝液大，故呈悬浮状态沉淀，与铝液接触时间长，利用率可达60%~90%。通常较为合理的含量是0.01%~0.02%(质量分数)。若质量分数超过0.03%，则在共晶区内以初晶析出Al4SrSi4;若质量分数超过0.08%，则对伸长率影响很大。锶吸收氢气倾向大，处理后应脱气。因与氯气的反应激烈，所以应选用氮气除氢。为了变质处理更有效，必须有一定的保持时间，这取决于中间合金中的Al4Sr的含量。日本开发了一种含Sr90%、Al10%(质量分数)的Ohromasco新型中间合金，用于生产效果极好。经锶变质剂处理后的铝合金，在重熔处理后，变质效果不会有明显的损失，可以获得永久性变质处理的效果。
Faderal.Mogul公司用锶做变质剂，每月生产24000只活塞。采用容量27t的熔炼炉熔化的铝液经过和含氮87%、含氯13%(体积分数)的混合气体，在容量为900kg的浇包中脱气，然后转入保温炉，加入Al-Si-Sr(质量分数
为14%Si，10%Sr)中间合金，在676℃加入时，流动性提高17%，而在665℃加入时，流动性可提高32.5%。因此，锶变质可降低铝液浇注温度。
俄罗斯使用长效变质剂处理AJI4合金液，其中以Al-Sr中间合金的方式最合理、方便，变质效果最好，主要表现为提高了铸件力学性能，延长了有效变质时间。工艺如下:经氮气精炼后在720 ~ 740℃用钟罩压入，Al-Sr中间合金块度5 ~ 15mm，加入含Sr30%(质量分数)的Al-Sr中间合金，经20 ~ 25min浇注，铝液保持6h，每隔1h取样一次。Al-Sr30%中间合金加入量为金属液质量的0.05%~ 0.07%，Al-Sr54%的中间合金加入量以0.06% ~0.08%最佳。铸件经T6处理，抗拉强度250 ~ 280MPa;伸长率4% ~6%;硬度70 ~ 90HBS。
国内的生产经验表明，加入ωSr=0.02% ~ 0.03%可获得良好的变质效果。生产上多用Al-Sr(ωSr=10%)或Al-Si-Sr(ωSr=10%)合金形式加入。变质温度为720 ~ 730℃。
锶是长效变质剂，变质有效时间达6-8h，重熔后仍有变质效果，无过变质现象。变质后，铝液流动性有所下降，故浇注温度要适当提高。锶变质的铝液针孔倾向较大，当铝液中存在氯、氟和磷时，与锶起反应，使变质作用消失，故不能用氯盐和氟盐精炼，不能用含磷的回炉料。
3.稀土变质处理
加入0.03% - 0.05%(质量分数)的La、Eu、Ce或混合稀土金属，可使Al-Si合金的共晶硅变质，其变质寿命较长。生产中多以混合稀土合金的中间合金形式加入，加入量为0.2%-0.3%(质量分数)，这些合金同时兼有净化铝液作用。变质和精炼需要30~40min的孕育期。可以将稀土变质剂同炉料一起投入。变质温度720~740℃。使用回炉料时，要考虑其中的稀土含量。稀土变质剂对坩埚无腐蚀作用，能改善铝液的流动性。
4.锑变质处理
向合金中加入ωSb=0.1% ~0.5%的锑，使共晶硅细化，习惯上称为锑变质。变质温度720 ~ 740℃，变质处理存在约15 ~ 20min的孕育期，生产上多以Al-Sb(ωSb=5%~8%)合金加入。
锑是长效变质剂，变质寿命约100h，重熔后，仍有变质效果，对坩埚无腐蚀作用，铝液氧化吸气倾向小，不影响铝液的流动性。
应注意防止密度偏析。此外，钠能中和锑的变质作用:

Sh+3Na=Na3Sb
所以不能将钠与锑复合使用。
锑变质对冷却速度敏感，冷却速度快时，变质效果显著，故锑变质适用于金属型铸造。
除上述几种元素外，钡、铋等也有变质作用，这里不作叙述。
变质机理
变质的机理是多年来国内外学者致力研究的一个理论问题。深入了解变质过程中硅相的生长方式以及变质处理如何使这种生长方式得以改变，对于发展变质处理技术，无疑具有重要的作用。早期的变质处理理论常常是根据变质处理过程的一些现象来分析和臆断，难免与真实不符或片面。近年来由于晶体学理论的发展和电子显微镜等近代实验技术的应用，才有可能建立科学的变质理论。
1.早期的变质机理学说
早期的学说认为变质是由于Na增大合金结晶过冷度的作用。在通常的Al-Si合金中常含有微量的P，在未经变质前以AlP化合物形式存在。这种化合物的晶格结构与硅相同，都属于金刚石型，且晶格常数也相近(AlP的晶格常数为0.545μm，而Si为0.542μm，两者的失配度仅为0.5%)，因而两者之间存在有共格关系。Si原子在铝液中又有很高的扩散速度，因而在共晶结晶过程中，Si即以AlP为晶核而在其上迅速长大。加Na变质后发生AlP + 3Na→Al + Na3P，生成的Na3P则与Si的晶格不同。因而变质处理的作用是消除了铝液中固有的晶核，从而使合金过冷至更低的温度才开始以均质形核为特征的结晶过程。在大的结晶过冷条件下形成大量的Si的均质晶核，因而使共晶硅细化。结晶过冷学说是从形核的角度来阐述变质的效果，但不能说明变质处理前后硅的共晶晶体形状发生的根本变化。
吸附薄膜学说认为，Na的变质作用是在Si的晶体表面形成一层对Si晶体生长起阻碍作用的Na的吸附薄膜。Na是表面活性元素，当铝液中生成Si晶体后，Na原子即富集在Si晶体与铝液的界面上，形成正吸附。由于表面活性元素的吸附有选择性，使得Si在不同的生长方向受到不同程度的抑制，在Si晶体的主要生长方向受到Na吸附薄膜的阻碍作用比其他方向更大，因而使得共晶硅成长为颗粒状。吸附薄膜学说虽比结晶过冷学说前进了一步，但仍未能正确阐明硅晶体的生长机制以及Na变质对于生长机制的影响。近年来，用深腐蚀方法显示铝硅合金中共晶硅的空间形状，并用扫描电子显微镜进行观察发现，在Na变质的铝硅合金的金相磨面上观察到的大量细小的共晶硅颗粒原来是带有很多细小晶枝的硅晶体的剖面，而不是单独的细小晶粒，因此这一学说也未能反映真实的情况。
2.近期的变质机理学说
近年来国内外有两种具有代表性的变质机理学说，即孪晶凹谷(TPRE)机制学说和界面台阶机制学说。
(1)孪晶凹谷机制学说 孪晶凹谷机制学说的要点如下:
1)硅的晶体结构特性与孪晶凹谷生长机制。硅的晶体属于金刚石立方型晶体结构(如下图)。由于晶体结构的特性使得晶体的生长是各向异性的，其中生长最慢的方向是垂直于最密排的(111)晶面的，即沿[111]晶向，而沿较不密排晶面的[211]系列的晶向则生长得较快。而且在硅晶体生长中易于沿(111)晶面长成孪晶，并且在孪晶的结晶前沿形成141°的凹谷。此凹谷处有较低的能位，容易接钠铝液中的Si原子或由Si原子构成的四面体，这样就更加速了沿[211]晶向的生长速度，从而促使硅晶体长成片状，可能是单片，也可能是出于同一结晶核心而以辐射状向四周伸展的一组硅片。但无论是单片或组片，硅片的面是与晶体的(111)晶面平行的。
a) 硅四面体(剖面线所示面为(111)晶面) b) 金刚石立方晶体中的多层孪晶
然而硅晶体的片状生长并不是一成不变的，在生长过程中会产生分枝和改变生长方向。分枝经常是产生70.5°的方向改变，形成的枝晶仍保持沿[211]晶向的择优生长趋势。至于产生分枝的驱动力则是由于当硅晶体以辐射状向外生长时，硅晶体生长端之间的距离不断增加，造成原子扩散距离变长，而分枝则使其缩短，从而有利于晶体的生长。至于晶体不断改变生长方向则是由于重复产生晶体分枝的结果。
硅晶体产生分枝和改变生长方向的倾向与合金的结晶过冷度及硅晶体生长的孪晶凹谷生长机制是否受到抑制有关。在结晶过冷度极小和孪晶凹谷机制不受阻碍时，硅晶体将一直向前伸展而不产生分枝或变更生长方向;反之则会产生分枝或变更方向，由此就产生两种变质方法，即激冷变质和微量元素变质。用Na或Sr对铝硅合金的变质，即属于微量元素变质。
2)Na的变质作用。用Na进行变质处理后，铝液中含有大量Na原子。由于Na原子的选择性吸附，使硅晶体生长前端的孪晶凹谷处富集有Na的原子，从而降低了硅原子或硅原子四面体长上去的速度，因而使孪晶凹谷生长机制受到抑制。当这种机制被有效地抑制时，硅晶体的生长方向即改变晶向。这样就使得硅晶体由片状变为圆断面的纤维状。孪晶凹谷生长机制的抑制，也促进了硅晶体的分枝，因而Na变质使共晶硅由片状变成高度分枝的、弯曲而具有圆断面的纤维状。
硅晶体生长机制的改变导致了AI-Si共晶体生长方式的变化。在未经变质条件下，硅与铝的共晶结晶属于小晶面/非小晶面共生方式。作为小晶面相的硅具有比铝快得多的生长速率，因而固-液界面是不平滑的，硅晶体总是有一段超前距离。在这种生长条件下，共晶体的形态由主导相硅相所决定。经过Na变质后，由于生长机制的改变，硅晶体的生长速率比在未变质条件下大为降低，国-液界面是平滑的，硅相的超前量为零，硅相由小平面型生长变为非小平面型生长。硅相与铝相伴同生长的结果形成互相协调的共晶组织。
3)激冷变质与微量元素变质的复合作用。采用激冷变质，即通过加大冷却速率，增大硅晶体生长前沿处的过冷度，也能收到一定的变质效果。激冷变质的作用在于改变共晶两相的扩散速率，因而使铝相生长速率的降低程度比硅相小。同时硅相的小晶面结晶倾向随过冷度的增加而减小，因而当达到一定的临界转变温度时，能形成纤维状生长方式。增大结晶过冷度也有利于促进密集分枝。微量元素变质与激冷变质具有复合的作用。如经过同样变质处理的铝液，在薄壁铸件上产生的变质效果比厚壁铸件大。又如金属型铸造时，辅之以Na变质，可使纤维状硅晶体进一步细化，而使合金的力学性能得到进一步的提高。
(2)界面台阶机制学说 界面台阶机制学说的要点如下:
1)界面台阶生长源。这种理论根据试验研究结果指出，在未经变质的铝硅合金中，生长中的硅晶体表面上只是偶然地存在有孪晶，其密度极小。而在晶体生长前沿上，存在很多固有的界面台阶。这些台阶提供了适于接钠铝液中硅原子或硅原子八面体的场所，从而使硅晶体择优生长成为板片状。当通过激冷变质时，可供共晶硅细化，并促进密集分枝，使之呈纤维状生长。由于过冷度增大，硅晶体生长的各向异性受到抑制，因而晶体的横断面近似于圆形。尽管如此，硅晶体的生长机制并未因激冷而发生根本的变化，仍是以界面台阶作为生长源。
2)Na的变质作用。当将铝硅合金用Na(或Sr等)变质剂进行变质处理后，硅晶体的生长动力学发生了根本的变化。其一是Na原子吸附于硅晶体生长前沿的界面台阶处，"毒化"了界面台阶生长源，使之不能再起接钠硅原子的作用;其二是由于Na变质处理的作用，在硅晶体表面上产生了高密度的孪晶(称为诱发孪晶)，而由孪晶凹谷代替界面台阶来接纳硅原子，从而构成硅晶体的生长源，即TPRE机制在硅晶体生长过程中起统治作用。
这种理论将诱发孪晶的产生归因于吸附Na原子使相邻晶面上Si原子的排列发生变化。Na原子吸附在硅晶体生长前沿处的密排，由于与Si原子在尺寸上的差别，使得该层原子的排列发生变化，从而在与其相垂直酌面上形成孪晶。根据理论计算，当尺寸因数即r变质剂/rSi = 1.648时，最适于形成孪晶。实际上，尺寸因数与这一理论值相接近的元素(Na为1.58)均有诱发孪晶的条件。
3)变质处理条件下硅晶体的结构。变质处理后，硅晶体按照孪晶凹谷机制生长的结构中，晶体主干沿[100]晶向生长，而分枝则沿[211]晶向(多数情况下有四个对称的晶枝在空间中互成90°)生长。这种理论认为，变质处理并不使硅的小晶面生长方式有所改变。同时，硅晶体的生长仍保留其各向异性的特征，表现在硅晶体(包括主干和晶枝)的横断面仍为片状。
上面介绍的关于共晶硅生长的两种机制理论-孪晶凹谷生长机制和界面台阶生长机制都有大量试验研究作为依据，具有可信性。但两种理论中有一些方面是不一致的，因而关于这一理论问题，还有必要作进一步的研究。
变质效果检验
1.断口检验
用砂型或金属型浇注φ20mm的圆棒，凝固冷却后击断，观察其断口。如果断口呈银白色，晶粒细小，呈丝绒状，无硅相的小亮点，则表明变质良好;若断口呈暗灰色，晶粒粗大，有明显的硅相亮点，则表明变质不足，需要再次变质。
2.热分析法
根据各变质元素对AI-Si合金凝固特性的影响不同，可以通过热分析曲线加以判别。
(1)钠和锶的变质检验 钠变质铝液的冷却曲线特点是:①共晶平台的温度比未变质要低8℃左右;②典型的共晶平台表现为两个阶段，先是伪平台(pseudo-shelf)，而后转为真正的平台，约565℃。锶变质的过冷度约4℃。
(2)锑变质的检验 锑变质引起冷却曲线的过冷度较小，约2 ~ 3℃，处于一般热电偶的误差范围之内，因此影响了测报率。可用凝固时间作为锑变质程度的判据。对一定成分的合金和在一定的凝固条件下，存在着一个临界的凝固时间，若共晶凝固时间<临界的凝固时间，则变质;否则变质不良或不变质。

磷盐变质剂的化学式

磷盐变质剂是一类用于加工肉制品的添加剂，其化学式因具体成分而异。一般来说，磷盐变质剂主要包括磷酸盐和多聚磷酸盐两种类型。
磷酸盐包括磷酸二氢钠（NaH2PO4）、磷酸三钠（Na3PO4）、磷酸二钠（Na2HPO4）等，其化学式分别为：
NaH2PO4 Na3PO4 Na2HPO4
多聚磷酸盐包括焦磷酸钠（Na4P2O7）、聚磷酸钠（NaPO3）n等，其化学式分别为：
Na4P2O7 NaPO3)n
需要注意的是，不同的磷盐变质剂成分不同，其化学式也会有所差异。在使用磷盐变质剂时，应按照生产工艺和配方要求选择适当的磷盐变质剂，并在使用过程中严格控制添加量和使用方法。

三元变质剂的作用是？

型号： HZ-3YB
性状：
本熔剂是用高温脱水的氯盐,氟盐按一定比例配制而成的粉状物。
用途:
用于熔炼含硅量6-13%的铝合金时,作变质处理。
用法及用量:
将炉料重量的2-3%的熔剂均匀撇在液面上保持10-20分钟,打碎已结成的硬壳并搅入铝液内部3-5分钟后扒渣浇铸试样,并做断口检查,待呈变质正常即可浇铸。
特点:
经变质处理后的铸锭晶粒明显细化,改善合金的机械性能,尤其是提高塑性。

变质处理的定义

变质处理是工业生产中广泛使用的方法。
变质剂加入液态金属时，能直接增加形核核心，这一类变质剂称为孕育剂，相应处理称为孕育处理。如在铁水中加入硅铁，硅钙合金都能细化石墨。