在鋁合金的熔鑄過程中，合金化——按照合金牌號的要求調(diào)整鋁水的化學(xué)成分，是一個重要工序。合金化的過程就是往鋁水中添加合金元素來調(diào)整合金元素在鋁水中的含量。這些合金元素的添加主要通過中間合金或金屬粉末來進行。

中間合金是以鋁為基體含有少量其它元素的合金。例如 Al-20Fe  合金，在鋁基體中含有20%鐵；Al-25Mn合金，在鋁基體中含有25%Mn。中間合金的一個重要指標是有較低的熔點，以便加到鋁水中后能迅速熔化，所以中間合金中合金元素的含量必須控制在較低的水平，一般在5~25%。只有少數(shù)幾種低熔點元素，例如鎂、硅等，含量可以達到50%。

用金屬粉末法來進行合金化主要有兩種方法：一種是噴吹法加入純金屬粉末；另一種是將金屬粉末和其它助熔劑混合后壓成塊狀，再加入到鋁水中。

金屬粉末不能直接撒入熔煉爐中。由于鋁水表面有一層厚厚的氧化鋁膜，甚至還有熔渣，如果直接將金屬粉末撒入爐內(nèi)，部分粉末可能會漂浮在氧化膜或熔渣上面，不能熔入鋁水中，造成金屬粉末流失，影響合金元素的熔化效果，降低了合金元素的收得率。所以，純金屬粉末往往使用噴吹法加入。噴吹法是用氮氣、氬氣或其它惰性氣體通過導(dǎo)管將金屬粉末吹入到鋁水中。但這需要一套復(fù)雜的噴吹設(shè)備來完成。

將金屬粉末和其它助熔劑混合后壓成塊狀，也即所謂的合金添加劑，相對來說比較簡單。合金元素添加劑由金屬粉末、助熔劑和粘結(jié)劑組成。金屬粉末的含量一般為70%至85%，助熔劑的含量為15%至30%，粘結(jié)劑只需很少量，0.5~2.0%。加工過程為將各組分粉末均勻混合后，用壓力機壓成餅狀。餅塊的大小可以由50克到1500克不等。這種餅塊投入到熔爐中可以迅速沉入鋁水中并逐漸熔散開來，有效避免了金屬粉末散浮在熔液表面的問題，提高了合金元素的收得率。

中間合金的熔點較低，可以直接在鋁水中熔化。但是，合金元素的熔點都比較高，比如鐵的熔點超過1500度；錳的熔點接近1250度。而鋁水的溫度只有不到750度，合金元素粉末就不能直接在鋁水中熔化。大量的研究表明，這些合金元素是通過化學(xué)反應(yīng)熔入鋁水中。以合金元素錳為例，當錳劑添加到鋁水中，錳粒子首先和鋁水產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成金屬間化合物 MnAl4。

在鋁水界面，錳離子[Mn]和鋁水繼續(xù)反應(yīng)，生成 MnAl4；在錳粒子界面，鋁離子[Al]和錳繼續(xù)反應(yīng)生成 MnAl4。金屬間化合物 MnAl4 迅速長大，包圍錳粒子。隨著 MnAl4迅速長大，在 MnAl4 和Mn粒子界面將形成新的金屬間化合物 MnAl3。在 MnAl3 迅速長大后，在 MnAl3 和Mn粒子界面又將形成新的金屬間化合物 MnAl。直至錳粒子全部反應(yīng)完畢，將錳完全熔入鋁中。

從生產(chǎn)成本角度來看，使用中間合金的成本較高。首先，由于中間合金是通過在高溫下熔煉鋁和合金元素，然后再澆注成錠，導(dǎo)致中間合金造價較高。其次，由于中間合金中合金元素含量較低，導(dǎo)致中間合金的添加量要多好幾倍。例如，如果使用 Al-20Fe 中間合金，如果需要添加100公斤鐵，必需要添加500公斤的中間合金，這無疑增加了儲運成本。所以，在實際生產(chǎn)中，只有在生產(chǎn)質(zhì)量要求很高的合金時，或者對純凈度或熔化速度等有嚴格要求的情況下必須使用中間合金以外，在一般生產(chǎn)中，都傾向于使用金屬粉末來進行合金化。

使用純金屬粉末的成本最低。金屬粉末不需要二次加工就可以直接加入鋁水中。但是，為了避免粉末漂浮在鋁水表面，提高合金元素的收得率，必須要使用專門的噴吹設(shè)備。這就限制了純金屬粉末的應(yīng)用。

合金元素添加劑兼具成本低廉和使用方便的優(yōu)點。所以它的使用越來越廣泛。

為了提高企業(yè)對鋁合金熔體高潔凈化問題的重視，了解熔體中固態(tài)、氣態(tài)夾雜產(chǎn)生原理和分布規(guī)律，研討去除措施，加大鋁合金熔體高潔凈化先進技術(shù)推廣力度，推動全國鋁加工行業(yè)技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)升級進程。