铝同晶替代对针铁矿的吸附性能和微观结构的影响

土壤：在母质、气候、生物、地形和时间五大因子(五大成土因素)综合作用下形成的自然体，能够生产植物收获的陆地疏松表层。

其本质特性是土壤肥力。

土壤质量：土壤质量是土壤在生态系统的范围内，维持生物的生产能力、保护环境质量及促进动植物与人类健康的能力。

单个土体：能代表土壤个体的体积最小的三维土壤实体。

聚合土体：空间相邻、物质组成和性状相近的几个单个土体的组合土壤剖面：从地表向下垂直挖掘后露出的一个切面。

一般挖到母岩，如果太深则挖到１米即可。

土壤的主要功能：一、生产---人类农业生产的基地1、营养库2、养分转化和循环3、雨水涵养4、生物的支撑5、稳定和缓冲环境变化；二、生态--陆地生态系统的基础；三、环境---环境的缓冲净化体系；四、工程---工程基地与建筑材料；五、社会---支撑人类社会生存和发展的最珍贵的自然资源【土壤特性：土壤资源的再生性与质量的可变性、数量的有限性、空间分布上的固定性】土壤肥力（本质）：指土壤经常地适时适量地供给并协调植物生长发育所需要的水分、养分、空气、温度的能力【四大肥力因子：水、肥、气，热】现代土壤学科发展：①农业化学土壤学派: (德) 李比希(1803-1873) ：大田产量随施入土壤的矿质养料数量的多少而相应变化，侧重土壤供应植物养料的能力，把土壤看成发生化学和生物化学反应的介质。

②农业地质土壤学派: (德) 法鲁等 (19世纪后半叶) 把土壤形成过程看做岩石的风化过程，认为土壤是岩石经过风化形成地表疏松层，即岩石的风化产物。

土壤类型取决于岩石的风化类型，土壤是变化、破碎中的岩石。

③土壤发生学派:(俄) 道库恰耶夫(1846-1902) 土壤的形成过程是岩石风化过程和成土过程所推动的，五大成土因素学说、分布地带性规律，对土壤分类提出了创造性见解，拟定了土壤调查和编制土壤图的方法。

④20世纪土壤学科的新观点：土壤圈: (英)Matson(1938),(美)Arnold(1990) ；土壤水能量理论与运动方程的建立: (美) Buckingham(1907), Richards(1930s) ；土壤生态系统: (美) Jenny(1940-1960) ；土壤质量综合调控理论 (美) SSSA(1990s)矿物：岩石圈中的化学元素的原子或离子通过各种地质作用形成的，并在一定条件下相对稳定的自然产物。

2.8题（1）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c，求出该晶面的米勒指数；（2）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为a/3、b/2、c，求出该晶面的米勒指数。

2.9题在立方晶系的晶胞中画出下列米勒指数的晶面和晶向：（001）与[210]，（111）与[112]，（110）与[111]，（322）与[236]，（257）与[111]，（123）与[121]，（102），（112），（213），[110]，[111]，[120]，[321]。

2.10题写出面心立方格子的单位平行六面体上所有结点的坐标。

2.16题从理论计算公式计算NaC1与MgO的晶格能。

MgO的熔点为2800℃，NaC1为80l℃, 请说明这种差别的原因。

2.8题参考答案：解：（1）h:k:l=1/2:1/3:1/6=3:2:1,∴该晶面的米勒指数为（321）；（2）h:k:l=3:2:1,∴该晶面的米勒指数为（321）。

2.10题参考答案：解：（0，0，0）、（0，1/2，1/2）、（1/2，0，1/2）、（1/2，1/2，0）2.13题参考答案：解：e=1.602×10-19，ε0=8.854×10-12，N0=6.022×1023对于NaCl：z1=1，z2=1，A=1.748，n Na+=7，n Cl-=9，n=8，r0=2.819×10-10m ∴NaCl的晶格能为u NaCl=752KJ/mol；对于MgO：z1=2，z2=2，A=1.748，n O2-=7，n Mg2+=7，n=7，r0=2.12×10-10m ∴MgO的晶格能为u MgO=3920KJ/mol；∵u MgO> u NaCl，∴MgO的熔点高。

2.9题参考答案：2.26下列硅酸盐矿物各属何种结构类型：Mg2[SiO4]，K[AISi3O8]，CaMg[Si2O6]，Mg3[Si4O10](OH)2，Ca2Al[AlSiO7]。

《添加Al-Si对镁锂合金组织性能的影响》篇一一、引言镁锂合金作为一种轻质高强度的金属材料，因其低密度和良好的可加工性而被广泛应用于航空航天、汽车制造和电子封装等领域。

然而，其组织性能在某些应用中仍存在局限性，需要通过添加其他元素进行改进。

其中，Al-Si合金元素的添加成为一种有效的改善手段。

本文将探讨添加Al-Si对镁锂合金组织性能的影响。

二、Al-Si元素的添加在镁锂合金中添加Al-Si元素，可以通过合金化作用改善其组织性能。

Al和Si元素能够与镁锂合金中的其他元素形成稳定的化合物，从而改变合金的相组成和微观结构。

此外，Al和Si元素的添加还可以提高合金的硬度、强度和耐腐蚀性能。

三、对组织结构的影响1. 相组成：Al-Si的添加会改变镁锂合金的相组成，形成新的金属间化合物相。

这些新相的生成会细化合金的晶粒，提高合金的力学性能。

2. 晶粒细化：Al和Si元素的加入可以促进晶粒细化，使镁锂合金的晶界更加清晰，从而提高合金的塑性和韧性。

3. 微观结构：Al-Si的添加还会影响合金的微观结构，如枝晶间距、晶内结构等。

这些微观结构的变化会进一步影响合金的力学性能和耐腐蚀性能。

四、对力学性能的影响1. 硬度：Al-Si的添加可以显著提高镁锂合金的硬度。

由于新相的形成和晶粒细化，合金的硬度得到提高，使其在承受外力时具有更好的抵抗变形能力。

2. 强度：Al-Si的加入可以增强镁锂合金的抗拉强度和屈服强度。

这使得合金在受到外力时能够更好地抵抗断裂和塑性变形。

3. 塑性：尽管Al-Si的添加可能会对塑性产生一定影响，但通过合理的成分设计和工艺控制，仍可保持较好的塑性。

同时，由于晶粒细化和新相的形成，使得合金在断裂前具有更大的形变能力。

五、对耐腐蚀性能的影响Al-Si的添加还能改善镁锂合金的耐腐蚀性能。

由于形成了新的金属间化合物相和晶界结构的优化，使得合金在腐蚀介质中的耐蚀性得到提高。

此外，Al和Si元素本身具有良好的耐腐蚀性，进一步增强了合金的抗腐蚀能力。

第34卷第6期2020年12月南华大学学报(自然科学版)Journal of University of South China(Science and Technology)Vol.34No.6Dec.2020收稿日期:2020-06-10基金项目:国家自然科学基金核技术创新联合基金重点项目(U1967210);国家自然科学基金面上项目(11775106)作者简介:丁德馨(1958 ),男,教授,博士,主要从事铀矿冶环境保护方面的研究㊂E-mail:dingdxzzz@DOI :10.19431/ki.1673-0062.2020.06.002针铁矿对U (VI )的吸附性能研究丁德馨1,2,尤㊀青1,2,於照惠1,2,戴仲然1,2(1.铀矿冶生物技术国防重点学科实验室,湖南衡阳421001;2.南华大学极贫铀资源绿色开发技术湖南省重点实验室,湖南衡阳421001)摘㊀要:利用人工合成的针铁矿(α-FeOOH )作为吸附剂,对针铁矿吸附铀废水中U (VI )的影响因素㊁吸附动力学和吸附等温线进行了研究㊂探讨在不同pH 值㊁吸附剂投加量和初始铀的质量浓度条件下针铁矿对U (VI )的吸附特性㊂研究结果表明:当温度为25ħ㊁U (VI )浓度为10mg /L ㊁pH 值为6㊁投加量为0.6g /L 时,针铁矿对U (VI )的吸附率最高可达98.44%;针铁矿对U (VI )的吸附符合准二级动力学方程,说明针铁矿对U (VI )的吸附主要是化学吸附;Freundlich 等温吸附模型能更好地拟合针铁矿对U (VI )的吸附过程,说明针铁矿对U (VI )的吸附属于多层吸附㊂关键词:针铁矿;铀;吸附;吸附动力学中图分类号:X771文献标志码:A文章编号:1673-0062(2020)06-0006-06Adsorption Properties of U (VI )by GoethiteDING Dexin 1,2,YOU Qing 1,2,YU Zhaohui 1,2,DAI Zhongran 1,2(1.Key Discipline Laboratory for National Defense for Biotechnology in Uranium Mining and Hydrometallurgy,Hengyang,Hunan 421001,China;2.Hunan Province Key Laboratory ofGreen Development Technology for Extremely Low Grade Uranium Resources,University of South China,Hengyang,Hunan 421001,China)Abstract :Using synthetic goethite (α-FeOOH)as adsorbent,the influence factors,adsorp-tion kinetics and adsorption isotherm of absorption of uranium on goethite (α-FeOOH)were studied.The effects of pH,amount of absorbent,initial U(VI)concentration on re-moval of U(VI)by goethite were investigated.The results showed that the removal rate could reach 98.44%when the temperature was 25ħ,the initial concentration of U(VI)was 10mg /L,pH =6and dosage of goethite was 0.6g /L.The adsorption process followedwell with the pseudo-second-order kinetic equation,indicated that the adsorption is mainly the chemical adsorption.The adsorption isotherm for the adsorbent was consistent with the第34卷第6期丁德馨等:针铁矿对U(VI)的吸附性能研究Freundlich adsorption model,meaning the adsorbent is mainly involved with multilayer ad-sorption.key words:goethite;uranium(VI);adsorption;adsorption kinetics0㊀引㊀言铀是一种重要的核燃料,也是一种兼具化学毒性和放射毒性的重金属[1]㊂铀矿开采与加工过程中会产生大量含铀废水㊂目前,含铀废水的处理方法主要包括吸附法㊁化学沉淀法㊁离子交换法㊁膜处理法㊁蒸发浓缩法等[2-4]㊂其中,吸附法因为具有经济㊁高效㊁操作简单㊁吸附剂可再生等优点,被广泛应用于去除水体中的重金属离子[5-6]㊂针铁矿(α-FeOOH)是自然环境中常见的铁矿物之一,具有较高的比表面积㊁细微的颗粒结构和稳定的理化性质,对重金属离子和有机污染物等都具有较强的吸附作用[7-11]㊂J.Z.Zhang等人[12]用FeSO4㊃7H2O合成了α-FeOOH,研究表明α-FeOOH对水溶液中的Cd(II)具有较强的吸附能力,最大吸附容量可达181.7mg/g㊂N.D. Vinh等人[13]通过化学沉淀方法合成了针铁矿纳米粒子,研究表明接触时间120min和90min后, Pb(II)和Cd(II)在pH为5.5时的最大吸附量分别为111.11和76.92mg/g㊂郭阳等人[14]采用水热合成的方法制备了高比表面积介孔吸附剂α-FeOOH,研究结果表明当初始Sb(V)质量浓度为10mg/L㊁pH值为7㊁α-FeOOH投加量为0.25g/L㊁吸附时间为2h㊁吸附温度为25ħ时,Sb(V)去除率可达100%㊂本文以针铁矿作为吸附剂,研究了不同条件下针铁矿对U(VI)的吸附效果,确定了针铁矿吸附U(VI)的最佳条件并探究了其吸附机理㊂1㊀实验材料与方法1.1㊀铀溶液的配制称取1.1792g U3O8于100mL烧杯中,依次加入10mL HCl,3mL H2O2,两滴HNO3,持续摇动待剧烈反应停止后,置于砂浴上至固体完全溶解,最后定容到1L容量瓶中,即可获得1g/L的铀标准溶液,然后通过稀释可获得不同浓度的铀溶液㊂1.2㊀针铁矿的制备采用化学沉淀法合成针铁矿(α-FeOOH)[15],向100mL1mol/L Fe(NO3)3溶液中加入180mL 5mol/L的KOH溶液,迅速混合搅拌后,用重蒸馏水稀释至2L,置于70ħ恒温条件下反应60h,以8000r/min的转速离心10min,取固体烘干,装袋备用㊂生成的针铁矿采用XRD和SEM进行表征㊂1.3㊀实验仪器溶液的pH值采用pH计(HQ430D,USA)测量;铀浓度采用紫外可见分光光度计(T6新世纪,北京)测定;实验在叠加式大容量恒温培养摇床(DJS-2012R,上海)中震荡培养;固液分离使用台式高速冷冻离心机(Z36HK,Germany)分离;制备的针铁矿吸附剂使用X射线衍射仪分析(Rigaku2550,Japan);制备的针铁矿吸附剂形貌特征使用扫描电镜能谱仪分析(Quanta250, USA)㊂1.4㊀静态吸附实验向配置好的含铀废水中加入一定量自制的针铁矿,在25ħ,180r/min的条件下震荡一段时间,将反应结束后的溶液置于5000r/min下离心10min,取上清液,溶液中的U(VI)浓度用紫外分光光度法进行测定,计算铀的吸附率,以此来考察针铁矿对铀的吸附效果㊂模拟含铀废水的pH值用NaOH和HCI来调节㊂吸附率与吸附量按以下公式计算:吸附率=(C0-C)/C0ˑ100%(1)吸附量=C0-C t()ˑvm(2)式中:C0为吸附前铀的初始质量浓度(mg/L);C 为吸附后剩余铀的质量浓度(mg/L);C t为吸附t 时刻铀的质量浓度(mg/L);v为吸附所用U(VI)溶液的总体积(mL);m为吸附剂的质量(mg)㊂1.5㊀吸附动力学吸附过程中吸附剂吸附溶质的快慢主要用吸附动力学来描述㊂动力学分析分别用准一级和准二级动力学模型进行拟合[16]㊂准一级动力学模型方程为:ln(q e-q t)=ln q e-k1t(3)㊀㊀准二级动力学模型方程为:tq t=1k2q2e+tq e(4)7㊀㊀㊀南华大学学报(自然科学版)2020年12月式中:q e 为平衡吸附量(mg /g);q t 为t 时刻的吸附量(mg /g);k 1为准一级(min -1)吸附速率常数;k 2为准二级g /(mg㊃min)吸附速率常数㊂1.6㊀吸附等温线在温度一定的条件下,吸附量随着平衡浓度而变化的曲线称为吸附等温线㊂常用Langmuir 和Freundlich 两种吸附等温式进行拟合[16]㊂Langmuir 等温线方程为:1q e =1bq max 1C e +1q max(5)㊀㊀Freundlich 等温线方程为:ln q e =ln k +1nln C e (6)式中:q e 为平衡吸附量(mg /g);q max 为吸附剂的最大吸附量(mg /g);C e 为吸附平衡时吸附质的浓度(mg /L);b 为Langmuir 常数;表征针铁矿表面的吸附位点对U(VI)的亲和力大小;k 为Fre-undlich 常数,与吸附能力有关;n 为Freundlich 常数,与吸附强度有关的系数㊂2㊀结果与讨论2.1㊀针铁矿的表征如图1为所制备的针铁矿XRD 表征图谱,上方为制备的针铁矿的衍射峰位置,与下方针铁矿标准卡片JCPDS Card:81-0463及相关文献[13,16]对比,发现制备的针铁矿与标准赤铁矿的峰位置和强度完全吻合,这说明自制的样品为针铁矿(α-FeOOH)㊂图1㊀针铁矿的XRD 图Fig.1㊀XRD patterns of goethite如图2为所制备的针铁矿SEM 图,所制备的针铁矿呈针状体结构,且样品结晶程度较好,粒度分布均匀,无明显团聚㊂图2㊀针铁矿的SEM 图Fig.2㊀SEM patterns of goethite2.2㊀pH 值对针铁矿吸附U (VI )的影响向7组250mL 锥形瓶中加入100mL 10mg /L的铀溶液,调节各组pH 值分别为3㊁4㊁5㊁6㊁7㊁8㊁9,加入1g /L 的针铁矿,在25ħ,180r /min 的条件下震荡60min㊂每组设置3个平行样,将反应结束后的溶液置于4500r /min 下离心10min,取样过滤后测其U(VI)质量浓度,比较不同pH 值溶液对针铁矿吸附U(VI)的影响,结果见图3㊂由图3可知,溶液中针铁矿对铀的吸附率随pH 值的升高而呈现出先上升后趋于平稳的趋势㊂当溶液pH 值为6时,针铁矿对U(VI)的吸附率达到96.16%,之后随pH 值的升高吸附率变化不大而逐渐趋于平稳㊂说明针铁矿吸附U(VI)的最佳pH 值为6,证明在pH 大于5时较适用于实际铀废水的处理㊂2.3㊀针铁矿投加量对吸附U (VI )的影响向6组250mL 锥形瓶中加入100mL 10mg /L的铀溶液,调节pH 值为6,针铁矿的投加量分别为0.1㊁0.2㊁0.4㊁0.6㊁0.8㊁1.0g /L,在25ħ,180r /min 的条件下震荡60min㊂每组设置3个平行样,将反应结束后的溶液置于4500r /min 下离心10min,取样过滤后测其U(VI)浓度,比较针铁矿投加量对溶液中U(VI)吸附的影响㊂结果见图4㊂由图4可知,随着针铁矿投加量的增加,U(VI)的去除率呈现先上升后平稳的趋势㊂投加量为0.6g /L 时,吸附率达到最大值98.44%,在0.1~0.6g /L 范围内,吸附率显著增加㊂这是因为吸附剂投加量的增加使吸附剂的活性位点增加,进而使得吸附率升高[17]㊂而当投加量由0.6~1g /L 时,U(VI)的吸附率变化不明显,说明8第34卷第6期丁德馨等:针铁矿对U(VI)的吸附性能研究当U(VI)质量浓度为10mg /L 时,针铁矿的最佳投加量为0.6g /L㊂图3㊀不同pH 值对针铁矿吸附U (VI )的影响Fig.3㊀Effect of different pH values on the adsorptionof U (VI )ontogoethite图4㊀针铁矿投加量对针铁矿吸附U (VI )的影响Fig.4㊀Effect of goethite dosage on the adsorption ofU (VI )onto goethite2.4㊀吸附动力学向3组100mL 锥形瓶中分别加入50mL㊁10mg /L㊁20mg /L 和50mg /L 的铀溶液,调节pH 值为6,针铁矿的投加量为0.6g /L,在25ħ,180r /min 的条件下震荡,分别在第5㊁10㊁20㊁30㊁60㊁120㊁240㊁480min 取样,过滤后测U(VI)浓度㊂比较不同初始铀溶液中针铁矿对U(VI)的吸附量随时间变化的曲线,结果见图5㊂由图5可知,不同初始铀质量浓度下,在反应前120min 针铁矿对铀的吸附较快,随后逐渐达到吸附平衡㊂其中铀质量浓度为10mg /L㊁20mg /L㊁50mg /L 的实验组中,针铁矿对铀的吸附率分别为96.25%㊁93.69%㊁73.56%,吸附容量分别为15.02mg /g㊁31.43mg /g㊁52.98mg /g㊂实验结果表明,针铁矿的投加量一定时,针铁矿的吸附容量随初始铀浓度的升高而升高,而针铁矿的吸附率随初始铀的质量浓度的升高逐渐降低㊂图5㊀不同铀初始质量浓度对针铁矿吸附量的影响Fig.5㊀Effect of different initial concentration on theadsorption capacity onto goethite分别用准一级和准二级动力学模型对针铁矿吸附铀的实验数据进行拟合,拟合曲线如图6,两种模型拟合的动力学方程和相关参数见表1和表2㊂由图6和表1㊁表2可以看出,准二级动力学模型拟合效果要好于准一级动力学,其相关系数R 2>0.9993,且由准二级动力学方程计算得到的理论吸附容量与试验实际所得吸附容量值几乎一致,表明不同初始铀浓度条件下的吸附实验结果更符合准二级动力学模型方程,说明针铁矿对U(VI)的吸附主要是化学吸附㊂k 2随着初始铀的质量浓度的增加而减少,说明吸附速率随着初始铀的质量浓度的增加而降低㊂2.5㊀吸附等温线铀初始质量浓度分别为10㊁20㊁30㊁40㊁50mg /L,吸附剂投加量为0.6g /L,pH 值为6,温度为25ħ的条件下,分别利用Langmuir 和Freundlich 模型对298K 条件下针铁矿吸附U(VI)的实验结果进行模拟,拟合曲线如图7,两种模型拟合的等温线方程和相关参数见表3㊂由图7和表3可知,Langmuir 等温吸附模型的相关系数R 2为0.8641,低于Freundlich 等温吸附模型的R 2,表明Freundlich 等温吸附模型能更好地拟合针铁矿对9㊀㊀㊀南华大学学报(自然科学版)2020年12月U(VI)的吸附过程,说明该吸附属于多层吸附㊂有研究表明,Freundlich 等温吸附模型中K 越大,吸附效果越好;1/n 介于0.1~0.5,则容易吸附,而1/n >2的物质,则难以吸附[18]㊂而本实验Fre-undlich 等温吸附模型的1/n 为0.3095,介于0.1~0.5之间,可见U(VI)在针铁矿上的吸附是比较容易进行的㊂图6㊀针铁矿吸附U (VI )的动力学拟合曲线Fig.6㊀The fitting curve for kinetic model表1㊀准一级动力学方程拟合参数Table 1㊀The pseudo first order kinetic parametersC 0/(mg㊃g -1)拟合方程R 2k 1/(min -1)q e /(mg㊃g -1)K 1㊃q e /(mg㊃g㊃min -1)10y =-0.0085x -0.74280.7656-0.00850.47580.004020y =-0.0117x +1.07850.9588-0.0117 2.94040.034450y =-0.0187x +2.54720.9893-0.018712.77120.2388表2㊀准二级动力学方程拟合参数Table 2㊀The pseudo second order kinetic parametersC 0/(mg㊃g -1)拟合方程R 2k 2/(min -1)q e /(mg㊃g -1)K 2㊃q e 2/(mg㊃g㊃min -1)10y =0.0658x +0.04910.99990.065815.188315.179020y =0.0317x +0.04550.99990.031731.525931.506150y =0.0187x +0.07470.99930.018753.619353.763图7㊀针铁矿吸附U (VI )的等温拟合曲线Fig.7㊀The fitting curve for adsorption isotherm for the adsorbent1第34卷第6期丁德馨等:针铁矿对U(VI)的吸附性能研究表3㊀Langmuir和Freundlich吸附等温线拟合参数Table3㊀Fitted parameters of Langmuir and Freundlich adsorption isotherms温度/KLangmuir模型拟合方程R2q max/(mg㊃g-1)bFreundlich模型拟合方程R2K/(mg㊃g-1)n298y=0.0145x+0.02650.864168.96550.5472y=0.3095x+2.99140.919824.3809 3.23103㊀结㊀论本文以合成的针铁矿为吸附剂处理含铀废水,讨论了多个因素对针铁矿吸附U(VI)的影响,得出以下结论:1)当温度为25ħ㊁U(VI)质量浓度为10mg/L㊁pH值为6㊁针铁矿投加量为0.6g/L时,针铁矿对U(VI)的吸附率最高可达98.44%;2)针铁矿对U(VI)的吸附符合准二级动力学方程,说明针铁矿对U(VI)的吸附主要是化学吸附;3)Freundlich等温吸附模型能更好地拟合针铁矿对U(VI)的吸附过程,说明该吸附属于多层吸附㊂参考文献:[1]邓冰,刘宁,王和义,等.铀的毒性研究进展[J].中国辐射卫生,2010,19(1):113-116.[2]魏广芝,徐乐昌.低浓度含铀废水的处理技术及其研究进展[J].铀矿冶,2007,26(2):90-95. 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铁元素在铝合金中的作用铁元素在铝合金中的作用铁在铸造铝合金中一直被认为是一种主要的有害杂质，各个国家、专业标准均对其作了明确的限制，各企业标准对其控制更为严格。

这主要是由于随铁含量增加，在金相组织中会形成本身硬度很高的针、片状脆性铁相，它的存在割裂了铝合金的基体，降低了合金的力学性能，尤其是韧性，并且使零件机械加工难度增加，刀、刃具磨损严重，尺寸稳定性差等等，但是，低品质铝合金锭中铁含量本身就高，随着合金炉料的回用，生产中铁质坩埚、工具、置预件等的使用使合金增铁在所难免。

多年来一直吸引着广大铸造工作者去研究，下面就铁在A1- Si合金中的作用及其减弱消除对策进行讨论。

1 铸造A1-S1系合金中铁的作用1.1铸造A1-S1合金中铁的存在形态表1是铝硅系合金中铁的存在形态，其中a-A1FeSi和^-AlFeSi 是常见的二种形态。

而p—A1MgFeSi和S—A1FeSi不是很常见。

其中A1FeSi和A1(Fe,Cr)Si的结晶结构特征目前还不甚祥细。

至于形成什么样的相，除与合金中的含铁量有关外，还与铸件的冷却速度、合金元素的数量、种类等密切相关。

汉字状的a—A1FeSi相对A1—S1系合金可提高强度、硬度，对韧性降低不多，而针状的B—A1FeSi相则严惩割裂基体，显著降低合金的韧性，尤其冲击韧性，据报道，当Fe>1%时，可使整个合金本身变脆。

表1 A1 —Si系合金中铁相形态类别晶体结构熔化温度/C形状a—A1FeSi六方晶体8 6 0汉字状B—A 1FeSi单晶体8 7 0针、片状p—A1MgFeSi立方晶体S—A1Fe Si四方晶体1.2 铁对铝硅合金机械性能的影响1.2.1对室温机械性能的影响对A1—Si二元合金，当Fe>0. 5%时，片状B相可提高合金的强度并稍降低其延伸率；当Fe>0.8%时，延伸率开始较大幅度降低，当合金中的F e从0 .4%增加到1 .2%时，对强度值的增加是微乎其微的，但却显著降低其延伸率从4%降到1%,对Na变质的A1—Si共晶合金是每增加Fe 0.1%可使延伸率降低1%多。

铝元素对铸铁的影响Al 常常作为⽆害的残余元素存在于铸铁中， Al 的主要来源是废钢、被污染的废铸件（如含有活塞的缸体）、铁合⾦和炉料中的⾮⾦属夹杂物。

铸造⼚经常发⽣的问题是过量的 Al 引起氢针孔，众所周知， Al 对铁⽔的表⾯张⼒有影响，其结果是使得氢针孔缺陷易于发⽣。

下⾯的数据显⽰了铁⽔中的 Al 和氢针孔趋势的关系，结果显⽰，由于灰铁⽔的表⾯张⼒更低，使其⽐球铁更易发⽣针孔缺陷。

当铝含量达到⼀定的⽔平（⼤约 0.2%）时，由于表⾯张⼒⼜开始上升，使得针孔发⽣的可能性降低。

最关键的 Al 含量范围是：对球铁是 0.05% - 0.2%，⽽对灰铁为 0.008% – 0.2%。

结论是： Al 含量应该保持较低的⽔平，最好低于⾼风险区域。

同时必须记住，铁⽔温度将影响表⾯张⼒，因此，铁⽔包的良好保温⼗分重要。

Al 也会增加夹渣的形成。

Al 事实上没有孕育作⽤，但它可增加铸铁的硬度，且对球铁的球化率有害。

应该知道，虽然⼀般情况下铁⽔中 Ti 的含量⽐ Al 含量低⼀些，但在某种程度上 Ti 具有与 Al 同等Al 含量（%）表⾯张⼒的作⽤，两种元素对铁⽔的作⽤是共同的。

铸造⼚应同时检测和控制两种元素的含量。

许多别的元素也会与 Al 交互作⽤⽽影响铁⽔的性能，或者提⾼孕育能⼒，或者产⽣有害的作⽤，如 Al 与 Ti 的共同在作⽤。

即使少量的 Ti 存在于铁⽔中，也会使可承受的 Al 含量⼤幅度降低。

下图显⽰了在球铁中Al 和 Ti 对氢针孔形成的共同作⽤。

曲线以上部分极易形成针孔缺陷。

在球铁中， Al 的允许含量是灰铁中的 5 – 10倍，⽬前尚⽆在灰铁中 Al 和 Ti 共同作⽤对氢针孔形成的影响的相关数据，但有理由相信它们的影响应该与在球铁中时类似，因此，在灰铁⽔中， Al 和 Ti 的含量都需要被同时检测。

由于球化剂和孕育剂都含有⼀定量的 Al 和 Ti，因此知道它们确切的化学成分⼗分重要。

al在铁合金中的作用
1. 强化作用：铝可以与铁形成固溶体，强化铁合金的力学性能，提高其强度和硬度。

2. 抗氧化作用：铝能够与氧反应生成稳定的氧化铝层，形成一层保护膜，防止铁合金在高温下氧化和腐蚀。

3. 细化作用：铝能够有效抑制铁合金中的晶粒长大，起到细化晶粒的作用，提高铁合金的韧性和塑性。

4. 控制相变：铝可以调节铁合金中的相变温度和相组成，影响合金的热处理过程，改变合金的显微组织和性能。

5. 促进固溶体析出：铝可以促进一些固溶体的析出，如在高温下，能与铁形成稳定的固溶体，提高合金的耐高温性能。

总的来说，铝在铁合金中不仅能提高合金的强度、硬度和热稳定性，还能改善合金的韧性和塑性，对合金的性能和应用范围有着重要的影响。