《表2 经不同AlN含量的Al-P-N晶种合金细化后A390合金中初晶硅的平均晶粒尺寸和P吸收率》

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《新型Al-P-N晶种合金及其对过共晶Al-Si系合金组织和性能的影响》

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图5为A390合金未细化（图5e）和经Al-4.5P-x AlN（x=0，0.5，1，2）晶种合金细化后的微观组织，晶种合金的添加量为熔体质量的0.45%（即P的添加量约为200×10-6）。未细化的A390合金中初晶硅的尺寸很大，平均晶粒尺寸大约为122μm，且棱角明显，如图5e所示。图5a为经Al-4.5P合金细化后的组织，可以看出初晶硅的晶粒尺寸相对来说比较大，而且比较聚集。图5b-d为A390合金分别经Al-4.5P-0.5AlN、Al-4.5P-1AlN和Al-4.5P-2AlN合金细化后的组织。表2列出A390合金经Al-4.5P-x AlN（x=0，0.5，1，2）合金细化后初晶硅的平均晶粒尺寸和熔体对P的吸收率。经分析，向铝熔体中加入Al-P合金，随着Al-P合金中AlN含量的增加，初晶硅的平均晶粒尺寸减小，P的吸收率提高，同时初晶硅的分布得到改善。经Al-4.5P合金细化后，初晶硅的平均晶粒尺寸大约为41μm，P的吸收率大约为29.7%。当晶种合金中AlN的含量从0增加到2%时，初晶硅的平均晶粒尺寸从41μm减小到30μm；P的吸收率从29.7%增加到37%。另外，在组织中发现AlP粒子作为初晶硅的异质形核衬底，如图6所示。图7为AlP粒子在铝熔体中的作用机理。早期研究发现，由于AlP和初晶硅具有相同的晶体结构（fcc）和相似的晶格参数，所以AlP可以作为初晶硅的异质形核衬底促进初晶硅的形核[1-6，16-20]。当Al N加入到Al-4.5P合金中后，由于AlN依附在AlP粒子的周围，阻碍AlP粒子的进一步长大，使其数目增多尺寸减小。所以铝熔体中初晶硅的异质形核点增多，进而提高了Al-P合金的细化效果。