變形鋁合金的鑄造組織中，除了通常意義上的等軸晶和柱狀晶，還可以見到一種比較典型的組織，即羽毛狀晶。羽毛狀晶因其宏觀形態(tài)酷似羽毛而得名，在變形鋁合金鑄造組織中一般被視為鑄造缺陷，既不同于柱狀晶也不同于等軸晶。微觀上其實(shí)是一種生長孿晶，孿晶的兩部分晶體成鏡面對稱關(guān)系。

羽毛狀晶組織有遺傳性，一旦鑄造過程中形成，不能在后續(xù)的均質(zhì)、擠壓過程中消除，最終保留在擠壓制品中。又因其在常溫下的拉伸性能有較強(qiáng)的各向異性，故羽毛狀晶組織的存在對成品的力學(xué)性能和表面質(zhì)量都將產(chǎn)生不利影響。在鑄造過程中，應(yīng)當(dāng)盡量避免羽毛狀晶的產(chǎn)生。

1.羽毛狀晶的組織特征

在鋁合金鑄錠的宏觀金相組織中,我們可以看到，羽毛狀晶是由許多相互平行的羽毛狀薄片組成, 其晶粒呈片狀結(jié)構(gòu)。在同一羽毛狀晶群內(nèi), 薄片互相平行、取向一致。不同的羽毛狀晶群, 其薄片的位向各不相同。 羽毛狀晶是朝著與鑄錠散熱的相反方向成長的。平行于羽毛狀晶的斷口組織呈明顯的片層狀特征。以下為鋁合金圓鑄錠正常低倍組織（圖1）和羽毛狀晶低倍組織（圖2）：

圖1鋁圓錠正常低倍組織與羽毛狀晶低倍組織對比

2.羽毛狀晶的形成

羽毛狀晶是柱狀晶的變態(tài), 它是在具有定向快速冷卻的連續(xù)鑄造條件下, 當(dāng)過熱的液體鋁合金進(jìn)入液穴, 在結(jié)晶前沿形成大的溫度梯度和快的結(jié)晶速度時形成的。因而鑄錠中是否出現(xiàn)羽毛狀晶主要取決于鋁液溫度和結(jié)晶前沿晶核的數(shù)目。

3.羽毛狀晶的控制措施

3.1 熔煉時間及溫度

過高的熔煉溫度和過長的熔煉時間, 均會使鋁合金液過熱, 使作為結(jié)晶核心的有序原子基團(tuán)大量減少，利于羽毛狀晶的形成和生長。實(shí)踐證明，對于6063鋁合金，在其他工藝條件相同的情況下，當(dāng)熔煉溫度高于750℃時，鑄錠組織中出現(xiàn)羽毛狀晶的情況大為增加。精煉后鋁液溫度較高時，靜置時間不宜超過30min，長時間的靜置同樣使得鋁液中的非自發(fā)形核核心減少，易于產(chǎn)生羽毛狀晶。

3.2 鑄造溫度

在半連續(xù)鑄造中，隨著鑄造溫度升高，鑄錠結(jié)晶前沿的溫度梯度增加, 還可能影響結(jié)晶核心的數(shù)量。除了雜質(zhì)可作結(jié)晶核心外, 局部有序的原子團(tuán)、也能作為核心。熔體溫度越高, 有序原子團(tuán)就越少, 甚至消失, 越接近凝固狀態(tài), 這種原子團(tuán)就越多。若從高溫突然降到凝固溫度, 則在高溫的原子狀態(tài)就易于保持, 能作為核心的原子團(tuán)就少。所以鑄造溫度越高, 晶粒越粗，在存在羽毛狀晶的鑄錠低倍試樣中，總是伴隨著晶粒粗大。

3.3 晶粒細(xì)化劑

生產(chǎn)工業(yè)純鋁鑄錠時，鑄造溫度715℃，在鑄錠的低倍試樣中仍能觀察到大量的羽毛狀晶組織，同等條件下，通過在線添加Al-Ti-B晶粒細(xì)化劑后，鑄錠中未出現(xiàn)羽毛狀晶組織。說明鑄錠中羽毛狀晶的形成除了受鑄造溫度影響，還與鋁液中有效晶核的數(shù)量有關(guān)。在其他條件一定時，添加晶粒細(xì)化劑，增加鋁液中有效形核核心數(shù)目，能有效抑制鑄錠中羽毛狀晶的產(chǎn)生。

4.結(jié)論

本文簡要分析了6XXX鋁合金熱頂鑄造中羽毛狀晶的形成原因及特征，結(jié)合本公司的實(shí)際生產(chǎn)情況，通過調(diào)整鑄造工藝，降低圓鑄錠中產(chǎn)生羽毛狀晶的傾向，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。

（1）鋁合金鑄錠中是否出現(xiàn)羽毛狀晶，主要取決于鑄造溫度和結(jié)晶前沿晶核的數(shù)目，鑄造溫度越高，結(jié)晶前沿晶核數(shù)目越少，鑄錠中越易產(chǎn)生羽毛狀晶；

（2）適當(dāng)降低鑄造溫度，引入晶粒細(xì)化劑可有效降低鑄錠中產(chǎn)生羽毛狀晶的傾向。