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。微觀上其實是一種生長孿晶，孿晶的兩部分晶體成鏡面對稱關系。

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、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的各向異性，故羽毛狀晶組織的存在對成品的力學性能和表面質量都將產生不利影響。在鑄造過程中，應當盡量避免羽毛狀晶的產生。

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, 其晶粒呈片狀結構。在同一羽毛狀晶群內, 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, 當過熱的液體鋁合金進入液穴, 在結晶前沿形成大的溫度梯度和快的結晶速度時形成的。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, 使作為結晶核心的有序原子基團大量減少，利于羽毛狀晶的形成和生長。實踐證明，對于6063鋁合金，在其他工藝條件相同的情況下，當熔煉溫度高于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，鑄錠結晶前沿的溫度梯度增加, 還可能影響結晶核心的數(shù)量。除了雜質可作結晶核心外, 局部有序的原子團、也能作為核心。熔體溫度越高, 有序原子團就越少, 甚至消失, 越接近凝固狀態(tài), 這種原子團就越多。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 晶粒細化劑

生產工業(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。在其他條件一定時，添加晶粒細化劑，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生。

4.結論

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，結合本公司的實際生產情況，通過調整鑄造工藝，降低圓鑄錠中產生羽毛狀晶的傾向，從而提高產品質量。

（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晶前沿晶核的數(shù)目，鑄造溫度越高，結晶前沿晶核數(shù)目越少，鑄錠中越易產生羽毛狀晶；

（2）適當降低鑄造溫度，引入晶粒細化劑可有效降低鑄錠中產生羽毛狀晶的傾向。