Al-P系晶种合金

共晶和过共晶Al-Si系合金广泛采用磷变质处理，来满足体积稳定性和高温性能要求。其加入方式主要有赤磷、磷盐、磷-铜等，但是变质效果均不稳定，还存在以下缺点：赤磷燃点低，运送不安全，应用时反应剧烈、排放P2O5有毒气体；磷盐加入量大，腐蚀炉衬，污染环境；磷-铜熔点高，难溶解、易偏析。

基于以上背景，山东大学发明了Al-P系晶种合金并成功推广应用。

实施效果
与传统工艺（图3-1a所示）相比，Al-P晶种合金新工艺避免了P2O5有毒气体排放，将合金化与变质处理合二为一，简化工序，降低能耗，熔铸过程环境友好（图3-1b）。 

(a)传统磷盐变质工艺及其造渣情况；                       (b) Al-P新工艺及其造渣情况
图3-1传统变质工艺与Al-P系晶种合金应用对比

Al-P系晶种合金能够显著提高Al-Si系合金的金相等级，提高合金强度、耐磨性等力学性能和体积稳定性等热学性能。对于近共晶Al-Si合金（如图3-2所示的Al-12Si系多元合金），可以诱导初晶硅在铝基体上均匀弥散地析出。对于过共晶Al-Si合金（如图3-3所示的Al-20Si合金），初晶硅的尺寸能够得到显著细化，由200µm以上细化至40µm以下，并且分布更加均匀。

经国家有色金属及电子材料分析测试中心检测，Al-P晶种合金使Al-25Si合金抗拉强度提升63.9%，使Al-20Si-3Cu-2Ni-1Mg活塞合金抗拉强度提升33.0%。

  (a) 未变质处理；                                     (b) 添加0.6%Al-3P晶种合金后

图3-2 Al-12Si多元合金金相组织对比

(a) 未变质处理；                                 (b) 添加1%Al-3P晶种合金后
图3-3 Al-20Si合金金相组织对比

产品优势
经国内外一百余家企业十多年来应用表明，Al-P系晶种合金具有以下特点：
添加方便，操作简便，使用过程工作环境清洁无污染，环境友好。
磷吸收率高，加入量可精确控制；变质效果稳定、长效，提高金相等级。
使产品体积稳定性和可靠性显著提高。
可实现变质过程与合金化过程的同步化，显著提高生产效率。

产品规格与应用领域

表3-1  Al-P系晶种合金牌号与应用领域