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细化、变质剂Al-Ti-C-Sr中间合金的制备及效果研究作者：李宏施孝新来源：《中国新技术新产品》2012年第10期摘要：采用二步法制备Al-Ti-C-Sr中间合金，预制AI-10Sr铝熔体温度850°C，用纯氩气精炼。
采用自蔓延法预制Al-Ti-C铝液，氟钛酸钾和石墨粉加入熔体的温度为800°C-900°C，并在最终使熔体达到1200°C以上。
合成Al-Ti-C-Sr中间合金是在Al-Ti-C熔体温度在800°C-900°C时加入AI-10Sr合金。
再用制备好的Al-Ti-C-Sr中间合金对A356铝合金进行细化变质处理，具有细化和变质双重作用，效果明显。
关键词：Al-Ti-C-Sr中间合金；细化变质；合金制备；显微组织中图分类号：TG29 文献标识码：A在铝硅合金铸造中通过向铝液中加入晶粒细化剂来细化铸件的显微组织，提高材料的机械性能，降低铸件的热裂倾向和提高补缩性能，降低组织疏松，通过向铝液中加入变质剂，使针状共晶硅变成棒状或纤维状，能明显提高其力学性能。
20世纪60年代以来，Al-Ti-B中间合金一直是铝工业中一种重要的晶粒细化剂，但Al-Ti-B中间合金存在着TiB2粒子聚集缺陷，在其处理产品中仍然存在一些质量问题。
研究证明，含TiC的晶粒细化剂较少存在与TiB2相似的缺陷，TiC粒子聚集小。
变质剂锶以Al-Sr中间合金形式加入，不但有钠那样的变质效果，而且长效，不污染环境，没有过变质现象，操作方便。
Al-Ti-C-Sr中间合金是将Al-Ti-C与AI-Sr的优点结合起来，以综合提升细化剂、变质剂的性能的一种中间合金，研究表明由于Sr能改变形核相TiAl3的形态和分布，细化TiAl3、、TiC的尺寸，增加了TiC形核基底数，其细化效果远超Al-Ti-C中间合金。
本文研究Al-Ti-C-Sr 中间合金的制备工艺对工业生产具有一定的指导意义。
铝合金细化剂的研究现状及其中共晶硅的变质研究现状目前人们已经对铝合金有了较多的认识甚至是较深入的了解，通常人们为了提高铝合金的力学性能，通常要对铸铝中的初生硅相经行处理，晶粒细化剂是铝合金生产中常用的添加剂之一能显著提高铝合金的力学性能和机械加工性能对铝合金的生产具有十分重要的意义。
根据Hall-Petch公式可知材料的屈服强度和材料的晶粒大小成反比，细小的晶粒尺寸可以有效地提高材料的强度和韧性，同时改善合金的机械加工性能对于铝在各行业的应用均具有重要的意义。
目前，细化铝合金晶粒的方法主要包括以下4种方法：1、控制金属凝固时的冷却速度; 2、机械物理细化法包括机械振动机械搅拌等物理场细化法; 3、如电场磁场超声波处理等; 4、化学细化法,向合金中加入各种晶粒细化剂促进铝及合金的形核或抑制晶核长大。
在工业生产中细化晶粒尺寸最常用的方法是化学细化法即在熔融的铝液中加入晶粒细化剂起到异质形核的作用进而细化晶粒尺寸。
20世纪四五十年代，晶粒细化剂起源于英国的Cibula金属研究协会，这时的细化剂主要是Ti、B盐块剂。
20世纪60年代由于无芯感应炉的应用中间合金的生产及应用取得飞速发展相继出现了Al-Ti-B锭华夫锭等相关产品，20世纪70年代是铝合金晶粒细化剂Al-Ti-B丝有效提高了晶粒细化效果降低了细化剂的加入量，同时改善了TiB2在炉内的团聚现象。
在20世纪七八十年代晶粒细化剂生产工业的研究方向主要是通过改善Ti/B配比优化细化效果。
20世纪90年代细化剂的生产开始采用ISO9002为基准的技术措施大大提高了Al-Ti-B的细化效果，同时由于硼化物仍然存在一定的团聚现象，影响细化剂的使用效果，从而采用一定量的石墨代替细化剂中的B制得的Al-Ti-B中间合金不仅具有较好的细化效果同时避免了硼元素的团聚现象。
现在常用的细化剂有Al-Ti-B中间合金、Al-Ti-B-RE、Al-5Ti-1C中间合金。
目前工业生产中使用的晶粒细化剂主要为Al-Ti-B，这种细化剂制备工艺较为成熟质量日益提高具有较好的细化效果，但存在TiB2团聚等问题仍需要不断改进作为改善Al-Ti-B细化效果，作为改善Al-Ti-B细化效果的Al-Ti-C和Al-Ti-B-RE细化剂也逐渐进入铝合金生产企业的视野，但是Al-Ti-C的制备过程复杂成本较高在现有条件下并不适合大规模工业生产，而Al-Ti-B-RE中由于加入了RE 元素导致其细化机理和工艺复杂化。
ADC12铝合金的细化变质处理一、实验目的1）熟练ADC12铝合金的熔炼、精炼、细化和变质处理过程。
2）了解ADC12铝合金的组织变质处理的基本原理和方法。
3）分析晶粒细化剂（Al-5Ti-B\Al-5Ti-C）对ADC12合金的组织的细化效果及其影响。
4）分析变质剂（Mn\Sr) 对ADC12合金的组织的变质效果及其影响。
5）分析RE元素对ADC12合金的组织的细化变质效果及其影响。
6）了解各种变质的的单因素影响及正交实验的效果。
二、原理概述由于Al-Si共晶合金(ADC12)有很好的铸造性能,且铸件轻、比强度高、热膨胀系数小、耐腐蚀性能高及切屑性能好, 故被广泛用于航天航空、汽车等工业。
在再生铝合金ADC12铸件中，α-Al相是最主要的组织。
在铸态时，α-Al相呈树枝状，并且比较粗大，其取向没有一定的规律，较为杂乱，这使得其性能不是很好。
Fe在A l合金中通常被认为是最有害的杂质元素, 常见的Fe相为α-Fe 相( A l8 S iFe2 )和β-Fe 相( Al5 SiFe) 两种。
硬而脆的针状的β-Fe相会破坏金属基体的连接强度, 大幅降低合金的力学性能(如抗拉强度)。
Fe在A l合金中作为有害元素会显著降低合金的力学性能, 影响断裂粗糙程度等。
1.铝硅合金的细化处理铝硅合金细化处理的目的主要是细化合金基体α-Al的晶粒。
晶粒细化是通过控制晶粒和形核和长大来实现的。
细化处理的基本原理是促进形核，抑制长大。
对晶粒细化的基本要求是：1）含有稳定的异质固相形核颗粒、不易溶解。
2）异质形核颗粒与固相α-Al间存在良好的晶格匹配关系。
3）异质形核颗粒应非常细小，并在铝熔体中呈高度弥散分布。
4）加入细化剂不能带入任何影响铝合金性能的有害元素或杂质。
晶粒细化剂的加入一般采用中间合金的方式。
常用晶粒细化剂有以下几种类型：二元Al-Ti合金、三元Al-Ti-B合金、Al-Ti-C合金以及含稀土的中间合金。
ADC12铝合金的细化变质处理一、实验目的1）熟练ADC12铝合金的熔炼、精炼、细化和变质处理过程。
2）了解ADC12铝合金的组织变质处理的基本原理和方法。
3）分析晶粒细化剂（Al-5Ti-B\Al-5Ti-C）对ADC12合金的组织的细化效果及其影响。
4）分析变质剂（Mn\Sr) 对ADC12合金的组织的变质效果及其影响。
5）分析RE元素对ADC12合金的组织的细化变质效果及其影响。
6）了解各种变质的的单因素影响及正交实验的效果。
二、原理概述由于Al-Si共晶合金(ADC12)有很好的铸造性能,且铸件轻、比强度高、热膨胀系数小、耐腐蚀性能高及切屑性能好, 故被广泛用于航天航空、汽车等工业。
在再生铝合金ADC12铸件中，α-Al相是最主要的组织。
在铸态时，α-Al相呈树枝状，并且比较粗大，其取向没有一定的规律，较为杂乱，这使得其性能不是很好。
Fe在A l合金中通常被认为是最有害的杂质元素, 常见的Fe相为α-Fe 相( A l8 S iFe2 )和β-Fe 相( Al5 SiFe) 两种。
硬而脆的针状的β-Fe相会破坏金属基体的连接强度, 大幅降低合金的力学性能(如抗拉强度)。
Fe在A l合金中作为有害元素会显著降低合金的力学性能, 影响断裂粗糙程度等。
1.铝硅合金的细化处理铝硅合金细化处理的目的主要是细化合金基体α-Al的晶粒。
晶粒细化是通过控制晶粒和形核和长大来实现的。
细化处理的基本原理是促进形核，抑制长大。
对晶粒细化的基本要求是：1）含有稳定的异质固相形核颗粒、不易溶解。
2）异质形核颗粒与固相α-Al间存在良好的晶格匹配关系。
3）异质形核颗粒应非常细小，并在铝熔体中呈高度弥散分布。
4）加入细化剂不能带入任何影响铝合金性能的有害元素或杂质。
晶粒细化剂的加入一般采用中间合金的方式。
常用晶粒细化剂有以下几种类型：二元Al-Ti合金、三元Al-Ti-B合金、Al-Ti-C合金以及含稀土的中间合金。
铝合⾦的变质处理铝合⾦的变质处理铸锭组织的不均匀性集中的影响到铸锭的性能，⽤于锻造、轧制和挤压的铸锭特别不希望降低合⾦⼯艺塑性的柱状组织。
通常，具有细⼩晶粒组织、细微的晶粒内部结构和过剩相均匀分布的合⾦具有最好的铸态性能和最⾼的压⼒加⼯塑性。
采⽤增⼤冷却速度、低温浇注、超声波振荡铸造、电磁铸造等措施均有利于获得上述理想组织，但这些办法均有局限性，只有对合⾦采取变质处理才是调整铸锭组织的根本⼿段。
⼀、变质处理概述所谓变质处理就是在少量的专门添加剂（变质剂）的作⽤下改变铸态合⾦组织，使⾦属或合⾦的组织分散度提⾼的过程。
⽬前，这种处理⽅法的技术术语很不统⼀，有的叫细化处理，还有的叫孕育处理。
变质处理的分类也各不⼀样。
有⼈根据⾦属及合⾦的最终组织变化特征将变质处理分为三类：把改变初⽣树枝晶和其他初⽣晶尺⼨的处理叫第⼀类变质处理，把改变初⽣树枝晶内部结构的处理叫第⼆类变质处理，把改变共晶组织的处理叫第三类变质处理。
也有⼈根据变质剂的作⽤特性，把变质处理分为三类四组（见表2—5—3）。
还有⼈按对结晶着的合⾦的物理作⽤和冶⾦作⽤来分类。
显然，这些概念之间的界限是很难区分的。
本⼿册把变质处理理解为⾦属及合⾦铸锭组织弥散度的提⾼。
表2—5—3变质剂的类别及其作⽤特性类别变质剂组别作⽤性质可能的变质机构I晶核变质剂l不起化学作⽤，但结构上具有共格性起晶核或⽣核基底作⽤，如铝中的TiC及其他⾼熔点夹杂物2起化学作⽤且有结构上的共格性包晶反应产⽣晶核质点，并改变周围液相的成分浓度，如钛和铝作⽤⽣成的TiAl，Ⅱ吸附变质剂3活性吸附或物理吸附吸附在晶⾯上，阻碍晶粒成长，促使过冷增核，如铝硅合⾦中加钠Ⅲ改变结构不匀性变质剂4起机械或物化作⽤，改变液相结构及分布状况均匀液相成分和温度，改变晶核质点的活性⽬前，有各种说明变质处理过程的理论，其中，⽐较著名的有晶核形成论、碳化物论、包晶反应论、原⼦结构论等，但其中没有⼀种理论可以全⾯地说明这种过程。
铝硅合金的晶粒细化与组织变质处理结题报告项目成员：朱荣升，黄泽华，黄文强院（系）：材料科学与工程学院【摘要】：晶粒细化是通过控制晶粒的形核和长大来实现的。
细化处理的最基本原理是促进形核，抑制长大。
铝硅合金的变质处理使共晶硅由粗大的片状变成细小纤维状或层片状，从而改善合金性能。
【关键词】：铝硅合金、细化、硬度、金相图、锶、硼、钛。
引言：铝硅合金具有优良的铸造性能，是铸造铝合金中品种最多、用量最大的合金。
一般地，铸造铝硅合金中有α（Al）、共晶硅及初晶硅，其中α（Al）呈树枝状，共晶硅呈片状，初晶硅呈多角形状和板状。
经过细化变质处理后的Al-Si合金具有良好的机械性能和切削加工性能，近年来，世界各国研究者就Al-Si合金基体细化元素，初晶硅和共晶硅的变质元素及其细化、变质机理方面的进行了深入研究，并对双重变质、复合变质进行了探索和研究。
随着金屑型铸造和压铸工艺的发展，铝硅合金得到广泛应用。
近年来，在铸造领域应用的铝合金，除了铝硅系列合金之外，还有铝锅系列、铝镁系列、铝锌系列和其他系列的铝合金。
在这些系列的合金中，除了少数的二元合金外，大多数都是添加多种合金元素的多元合金。
本项目主要内容为铝硅合金的晶粒细化处理。
晶粒细化是通过控制晶粒的形核和长大来实现的。
细化处理的最基本原理是促进形核，抑制长大。
一、实验原理本项目主要内容为铝硅合金的晶粒细化与组织变质处理。
晶粒细化是通过控制晶粒的形核和长大来实现的。
细化处理的最基本原理是促进形核，抑制长大。
铝硅合金的变质处理使共晶硅由粗大的片状变成细小纤维状或层片状，从而改善合金性能。
二、试验方法2.1 试验合金的制备第一步：试验合金在箱式电阻炉内用石墨坩埚进行熔制。
原料为Al-7Si合金，设置一组对照组和三组实验组，实验组分别加入微量元素锶、硼、钛，所加微量元素的质量均为原料的百分之一，用不同的温度对其熔制并保温（见表1）表1 微量元素含量及合金熔制时间、保温时间：微量元素Sr B Ti质量/g 0.1994 0.1769 0.1800温度700℃-720℃700℃-720℃8500℃-900℃保温时间/h 2 2 3第二步：将熔制好的试样用金相实验切割机进行切割处理；第三步：用不同型号的砂纸对切割好的试样进行初步抛光；第四步：用布氏硬度计测量其硬度，为了使实验结果更加准确，因此在每块试样上取两点测量其硬度，最后取平均值，记录数据（见表2）表2 加入不同微量元素测得合金硬度：合金成分Al-Si合金Al-Si合金+Sr Al-Si合金+B Al-Si合金+Ti布氏硬度/HBW 33.8 39.75 33.0 33.7 未加入微量元素时，测得Al-Si合金的布氏硬度为33.8HBW；加入微量元素B后，布氏硬度变为33.0HBW，与对照组相比有少量下降；加入微量元素Sr后，硬度变为39.75HBW，相比对照组硬度有较大的增强；加入微量元素Ti后，布氏硬度变为33.7HBW，与对照组基本相同。
铝硅合金是一种以铝、硅为主成分的锻造和铸造合金，一般含硅量为11%，同时加入少量铜、铁、镍以提高强度，密度约为2.6～2.7g/cm3，导热系数约为101～126W/(m·℃)，杨氏模量为71.0GPa，冲击值约为7～8.5J，疲劳极限为±45MPa。
铝硅合金由于质量轻、导热性能好，又具有一定强度、硬度以及耐蚀性能，因此，在汽车工业及机器制造业中广泛用来制作一些滑动摩擦条件下使用的零件。
变质处理的意义:铸造铝硅合金因具有密度低、强度高、耐磨耐热性好、热膨胀系数小等优点，是铸造铝合金中应用范围广、产量大的一类合金。
铝硅二元相图为典型的共晶型相图，共晶点硅的质量分数为11.7%，共晶温度为577℃。
硅在铝中固溶度为1.65%，室温时固溶度约为0.05%，根据硅含量的高低，将铝硅合金分为亚共晶型、共晶型和过共晶型合金。
在常规铸造铝硅合金的组织中，存在针状的共晶硅和粗大的形状复杂的初晶硅，恶化了合金的性能。
在工业上采用变质处理来改变硅相的形貌，使其以有利的形状、较小的尺寸均匀分布在基体中，对于提高铸造铝硅合金的性能具有很好的效果。
变质的方法及效果:能对铝硅合金中共晶硅起到变质作用的元素有多种，如Na、Sr、Ba、Bi、Sb和稀土元素Ce等。
其中变质作用最为显著、在生产上应用广泛的是Na，近年来Sr变质也逐渐在生产上得到应用。
当用含有氟化钠成分的复合盐类变质剂（例如成分为ωN▪F=45%，ωN▪Cl=40%，ωKCl=15%）对铝液进行处理，或往铝液中加入AI-Sr合金，以使铝液中含有残留Na为ωNa0.001~0.003%或残留Sr为ωSr=0.01～0.03%时，能得到良好的变质效果，使合金组织中的共晶硅变成纤维状从而显著提高合金的强度和塑性。
变质处理除了改变硅晶体结构外，还使合金的共晶程度有所改变。
用Na进行变质处理，会使共晶点右移，即使共晶含硅量增高，因此当处理前合金为共晶成分时，经过处理后即变为亚共晶成分。
1．实验目的1)熟悉铸造铝硅合金的熔炼、精炼、细化和变质处理的过程；2)掌握铸造铝硅合金精炼、细化和编制处理的基本原理及方法；3)掌握细化剂和变质剂对铸造铝硅合金的影响。
2．实验内容1)对熔融的Al-7Si合金进行细化处理；2)对熔融的Al-7Si合金进行变质处理；3)在光学显微镜下观察，评价合金的细化和变质处理效果。
3．实验原理3.1 铝硅合金晶粒细化技术及其机理铸造铝合金铸态时通常呈现三种不同的晶粒状态：等轴晶、柱状晶和枝状晶。
有目的地一直柱状晶和枝状晶生长，促进细小等轴晶形成，这种工艺过程就叫做晶粒细化处理。
晶粒细化是通过控制晶体的形核和长大来实现的。
细化处理的最基本原理是促进形核，抑制长大。
而形核质点主要有两种来源：一是包括快速凝固法、动力学方法和成分过冷法等的内生形核质点，二是向熔体中添加晶粒细化剂的外来形核质点。
目前，添加细化剂成为生产过程中最有效、最实用的方法。
对于铝硅合金，通常将细化元素Ti、B以中间合金的形式加入熔体来实现晶粒的细化。
3.2 铝硅合金变质处理技术及其机理铝硅合金中，由于Si相在自然生长条件下会长成块状或片状的脆性相，严重的割裂基体，降低合金的强度和塑性，因而必须采用变质处理工艺，使共晶硅形貌发生变化，提高合金性能。
4．实验步骤1)在两个Al2O3坩埚中分别加入1000g的铝硅合金原料，在电阻炉中升温至720℃，溶化后保温1小时以促进成分的均匀化；2)对精炼处理后的Al-7Si合金教主一组试样；3)向一个坩埚中加入0.03%的B进行晶粒细化处理；4)向另一个坩埚中加入0.03%的Sr进行变质处理；5)1-2人为一组，每个20-30分钟以组为单位浇注试样，为充分观察细化和变质处理的孕育期和衰退期，应至少浇注4组试样；6)对各组试样进行处理，在光学显微镜下观察，评价合金的变质效果，观察晶粒尺寸。
5．实验结果分析5.1 晶粒细化效果分析将实验分成三个实验组，第1组为未加细化剂处理的原料铸型，第2组为加入细化剂处理20min后的原料铸型，第3组为加入细化剂处理40min后的原料铸型。
将得到的试样分别进行切割、粗磨、细磨、抛光处理，在光学显微镜下观察材料组织的尺寸，并进行拍照，所得图像见图5.1。
(a)未加细化剂处理的铝硅合金显微组织(b)细化剂处理20min后，铝硅合金的显微组织(c)细化剂处理40min后，的铝硅合金的显微组织图5.1 铝硅合金晶粒细化处理显微组织对比对比上面三幅图片可以明显的发现，随着处理时间的增长，铝硅合金的平均晶粒尺寸明显成降低趋势，未经过细化处理的合金晶粒尺寸十分粗大，最长的树枝状晶粒长度可达1mm 左右；而经过晶粒细化处理40min后的晶粒尺寸显著减小，大约在0.3-0.4mm范围左右，由此可以看出细化处理明显的效果。
5.2 变质处理效果分析将实验分成三个实验组，第1组为未加变质剂处理的原料铸型，第2组为加入变质剂处理20min后的原料铸型，第3组为加入变质剂处理40min后的原料铸型。
将得到的试样分别进行切割、粗磨、细磨、抛光处理，在光学显微镜下观察材料组织的尺寸，并进行拍照，所得图像见图5.2。
(a)未加变质剂处理的铝硅合金显微组织(b)变质剂处理20min后，铝硅合金的显微组织(c)变质剂处理40min后，铝硅合金的显微组织图5.2 铝硅合金晶粒变质处理显微组织对比观察显微图像，其中图中白色部分为初生的α-Al，在初生的α-Al之间黑白相间的部分为共晶的Si和Al，在未经过变质处理的组织中，共晶Si成条状，尺寸较长，而在经过变质处理后的组织中，共晶硅在平面内呈比较细密的颗粒状，并且随处理时间的增长，颗粒尺寸减小。
由此可以看出变质处理的效果。
5.3 相图分析根据Al-Si二元合金相图，我们可以做出Al-7Si在冷却凝固过程中的理论冷却曲线，见图5.3.1图5.3.1 Al-7Si冷却过程理论冷却曲线实际冷却过程的温度曲线与理论曲线有一些比较明显的差别，对比情况如图5.3.2。
图5.3.1 Al-7Si冷却过程理论冷却曲线图中，蓝色曲线为实测冷却曲线，由图线可以看出以下几点与理论曲线的不同点：1)共晶反应温度比理论值低；2)冷却过程中，在共晶反应开始时，温度有一个小范围的升高；3)图线第一个拐点温度比理论温度低。
根据实际凝固过程分析理论曲线与实际曲线的差别，首先晶体形核过程需要一定的过冷度，在一定的能量条件下，液态金属中才能形成稳定的形核核心，进而继续长大形成晶格，由此可以解释图线中第一个拐点温度较低和共晶反应温度较理论值较低两个现象。
另外，在共晶反应的过程中，液体凝固形成固体，凝固过程放热，这一部分放出的热量在共晶反应刚开始的阶段超过了液体冷却的散热，所以在图线上显示为温度有微小的上升（大概2-3℃）。
在原料铸型进行变质处理后，其冷却曲线与实际曲线又有一个明显的差别：共晶反应温度更低。
这是由于在共晶反应过程中，由于加入了变质剂，其中的Sr在Si的生长方向上附着，阻碍Si沿原有方向继续生长，而是改变生长方向，从而达到破坏大面积层片状共晶Si 的形成。
而这种长大过程相对于未经处理的共晶反应中的长大过程需要更大的过冷度，因此，此时的共晶反应温度更低。
在原料铸型进行细化处理后，其冷却曲线与实际曲线也有一个明显的差别：拐点温度较高。
这是由于加入细化剂处理后，液体中存在很多异质形核的核心，使得形核不需要很高的过冷度，更加容易发生。
因此析出初生的α-Al的温度较高。
5.4 讨论通过观察显微组织我们发现，加入细化剂的两组试样不仅有明显的细化效果，而且有十分明显的变质效果，经过我们的观察和分析，我们认为在实验中加入的细化剂中还含有一定的变质剂。
图5.4.1为经过实验中所用的细化剂处理的原料得到的试样的微观组织。
图5.4.1细化剂处理40min后，铝硅合金的显微组织另外，在冷却曲线上，我们也发现了变质处理过程的特点，综合显微组织形貌和冷却曲线的分析，我们得出了细化剂中可能掺入了一定量的变质剂这样的结论。
6．思考题1)提高铝硅合金的力学性能主要有哪些途径？答：除本文提到的细晶强化方法之外，提高铝硅合金的力学性能还可以通过相变强化的方法，改变合金中Si相的形状和分布可以显著的改变合金的力学性能。
另外，在合金中加入其它合金元素，如Mn，也可以起到改善合金力学性能的作用。
2)Al-7Si合金细化、变质前后的组织和性能有哪些变化？答：合金经过细化、变质处理后，合金的α-Al晶粒尺寸变小，共晶硅由粗大的片状变成细小的纤维状或层片状。
细化和变质处理后，铸件的致密度得到了提高，铸件中气孔、缩孔和夹杂物弥散分布，铸件在凝固过程中的热裂倾向降低，延伸率提高，热处理性能得到了提高。
3)Al-7Si合金细化、变质处理后静止时间长短对合金的组织和性能有哪些影响？答：在本实验中，细化和变质处理的时间越长，处理的效果越好。
细化剂和变质剂在加入到合金熔体后须经历孕育期和衰退期两个时期，若处理时间过短，细化剂与变质剂还未与合金熔体中的元素充分反应，达不到细化和变质的效果；而如果处理的时间过长，细化剂和变质剂可能会在高温条件下挥发或者在合金熔体中沉底，同样达不到处理的效果。
本实验中处理时间为40min，此时应该处于孕育期，所以处理效果随时间的增长而越来越好。
4)Al-7Si合金在砂型铸造时变质有效期长达6-8h，但在本实验中的变质有效时间却大为缩短，试根据实验过程分析其中可能的原因。
答：有效时间缩短的原因可能有以下两点：一是由于变质剂加入量相对工业生产应用的量小很多，所以不需要太长的反应时间；二是由于浇注的铸型形状简单、尺寸较小、浇筑时间很短，凝固过程迅速，所以也不能有太长的变质时间。
5)Al-7Si合金中形成气孔的气体主要为什么气体，合金中的气体是怎样形成的？工业上常用的除气方法有哪些？能否说出各自的优缺点？答：在铝合金熔体中可能存在有氢、甲烷、一氧化碳、二氧化碳等气体。
在这些气体中，氢的原子结构简单，半径小，在正常熔炼条件下显著溶解。
所以，铝熔体中存在的主要气体是氢气，它大约占整个气体含量的70%-90%。
氢在铝合金中的溶解是按“吸附-扩散-溶解”三个连续的过程进行的。
首先，炉气或大气中的氢撞到金属表面，在金属表面凝聚并离解为原子。
之后吸附在表面的氢会在分压差的作用下向金属内部扩散。
随着扩散过程的进行，氢以原子-离子状态溶入铝液中。
以铝硅合金为例，工业常用的除气方法有吸附精炼和非吸附精炼两大类除气方法。
吸附精炼是指通过铝熔体直接与吸附剂相接触，使吸附剂与熔体中的气体发生作用，从而达到除气的作用，包括吹气精炼、氯盐精炼、溶剂精炼、熔体过滤等；非吸附精炼是指不依靠在熔体中加入吸附剂，而通过某种物理作用使气体从铝熔体中分离出来的方法，包括静置处理、真空处理、超声波处理、预凝固处理等。
7．实验总结这个实验对我们运用理论知识分析问题的能力和操作实验仪器的能力起到了很重要的锻炼作用。
其中铝合金的凝固过程需要运用二元合金相图的分析方法以及冷却曲线的相关知识分析它的冷却过程和成分组成，这需要调用我们学过的工程材料部分的相关知识。
此外在分析理论曲线和实测曲线之间的差别的时候，也运用了很多工程材料基础的知识。
这些知识在我们上课过程中都掌握的比较好，但只是停留在书本上，真正应用它解决实际问题还是第一回。
这样的过程帮助我们对所学过的知识和要点有了更进一步的认识和理解。
另外，实验技能的锻炼也是这个实验的重要组成部分。
在这个实验中，需要对铸型剖面进行纤维组织观察，这就需要对它进行粗磨、细磨、抛光等一系列处理，而这个能力正是材料实验中非常重要的一部分，以前的一些实验虽然对磨试样这方面的实验技能也有专门的训练，但通过这次实验，我们的这方面的能力得到了更充分的锻炼。
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