对Al-Si 系的研究表明, 变质处理工艺直接影响着铝管的变质效果。获得稳定变质组织的关键是减少铝管的烧损, 并防止铝管偏聚, 使铝管迅速均匀地扩散到铝液中; 为获得稳定的变质组织, 应尽可能提高变质温度, 变质后加强静置, 精炼后严格扒渣, 并且尽可能不用卤族元素熔剂进行精炼和覆盖。铝管变质有一定的潜伏期,必须在高温下保持一定的时间, 铝管才会发挥最大的变质作用。铝管在铝及其合金中的应用起步较晚, 国外始于20 世纪30 年代,而我国始于上世60 年代, 但发展很快, 尤其是在铝及其合金中的作用和应用研究已经取得了明显的效果。这主要集中在铝硅系铸造合金、铝镁硅(锌) 系变形铝合金、铝合金导线及活塞合金等方面。在铝管对铝及其合金的影响规律和作用机理研究方面也取得了一些进展。

　　一、铝管在铝及其合金中的作用

　　铝管元素非常活泼, 极易与气体(如氢) 、非金属(如硫) 及金属作用生成相应的稳定化合物。铝管元素的原子半径小于常见的金属, 如铅、镁等, 在这些金属中的固溶度极低, 几乎不能形成固溶体。铝管元素加入到铝合金中可起到微合金化的作用; 此外,它与氢等气体和许多非金属有较强的亲和力, 能生成熔点高的化合物, 故它有一定的除氢、精炼、净化作用; 同时, 铝管元素化学活性极强, 它可以在已形成的晶粒界面上选择性地吸附, 阻碍晶粒的生长, 结果导致晶粒细化, 有变质的作用。

　　1、变质作用

　　变质处理是指在金属及合金中加入少量或微量的变质剂, 用以改变合金的结晶条件, 使其组织和性能得到改善的过程。变质剂又称晶粒细化剂或孕育剂。通常情况下,铝管原子半径。又由于铝管元素比较活泼, 它熔于铝液中极易填补合金相的表面缺陷, 从而降低新旧两相界面上的表面张力, 使得晶核生长速度增大。同时它还能在晶粒与合金液之间形成表面活性膜, 阻止生成的晶粒长大, 使合金的组织细化。此外, 作为外来的结晶晶核, 铝与铝管形成的化合物在金属结晶时, 因晶核数的大量增加而使合金的组织细化。铝管在铝硅合金中主要是起变质作用, 使针、片状共晶硅变成球粒状, 使初晶硅的尺度有所减小。不同铝管的变质能力不同, La 和Eu 具有强烈的变质作用, 而混合铝管和Ce 只有中等程度的变质能力。镧系元素的变质能力与其原子半径有密切的关系, 随着原子半径由La 的0.187nm减小到Er 的0.175nm 时, 其变质能力逐渐减小。大体上原子半径小于0.18nm , 变质作用即减小到没有实际意义的程度。不同铝管元素的变质能力可用临界变质冷却速度(Vc) 来衡量, Vc 越小, 则其变质效果越明显;当V小于Vc 时, 任何浓度的铝管元素均不能引起合金变质, 这是铝管与其他变质剂的主要差别之一。

　　2、净化作用

　　（1）、铝管的去气作用及对针孔率的影响

　　铝及其合金在熔铸过程中, 大量的气体会溶入铝液, 其中主要是氢( 约占铝液中气体的85 %) , 其次是氧和氮。氢的来源主要是炉料中的水汽, 铝锭和边角料中的油污、水, 以及铝锭表面的“铝锈” —Al(OH)3 。氢是铝铸件中产生针孔的主要原因,并且显着降低铝的强度。 铝管加入到铝及其合金中均能起除气作用。当铝管加入量低于0.3 %时, 铝管的除氢效果最明显, 针孔率的减小幅度也最大。当铝管的含量大于0.3 %以后, 铝管含量增加时, 氢含量下降减慢。

　　（2）、铝管去除杂质作用及对夹杂物的影响

　　分布于铝及其合金基体及晶界中的化合物为各类金属间化合物、氧化物及铝氧化物。这些化合物的组成、形貌、分布及数量对铝及其合金的性能, 尤其是塑性加工性能有着显着的影响。对加入铝管前后的铝及其合金中的基体、晶界化合物、晶内粗大化合物以及球状化合物等组成相的成分进行了测定。对比发现, 加入铝管后, 使得铝及其合金中的杂质, 如铁等元素, 向高铝管的球状相偏聚,从而使最后凝固的晶界处杂质元素大大降低, 净化了晶界, 使得晶界处高铁的脆性相减少, 晶界强度提高, 塑性改善; 而晶界处分布的点链状化合物为低铁、低铝管的组成相, 是接近于铝基体的塑性化合物, 特别是铝管在铝合金球状相中偏聚量较纯铝中大, 故其在铝合金晶界上分布极微, 所以铝合金的晶界比纯铝的更为细薄、更为纯净。