Гиперэвтектический сплав Al-Si отличается высоким содержанием кремния, что снижает коэффициент теплового расширения сплава и повышает его износостойкость. Он подходит для изготовления износостойких деталей, таких как поршни двигателей внутреннего сгорания. В структуре гиперэвтектического сплава Al-Si присутствуют пластинчатый первичный кремний и игольчатый эвтектический кремний. Первичный кристаллический кремний, выступая в качестве твёрдого центра, может повысить износостойкость сплава, однако из-за своей твёрдости и хрупкости он негативно сказывается на механических свойствах сплава и ухудшает его режущие характеристики. Поэтому необходимо модифицировать сплав Al-Si.
В течение длительного времени проводились углубленные исследования по улучшению качества первичного кристаллического кремния. Использование метода кристаллизации с помощью ультразвуковых колебаний, метода быстрого охлаждения, перегрева при плавке, низкотемпературного литья и т. д. позволяет достичь определенных результатов. Однако наиболее стабильный эффект и наибольшую ценность для промышленности имеет добавление модификатор алюминиевого сплава.
В настоящее время в производстве в качестве модификатора используется элементарный фосфор. При использовании красного фосфора в самых ранних технологиях, когда его добавка составляла 0,5% от массы сплава, удавалось очистить первичный кремний. Однако из-за низкой температуры возгорания фосфора (240 °C) его транспортировка сопряжена с риском. При разложении фосфор бурно горит, выделяет большое количество дыма, загрязняет воздух, а также приводит к поглощению расплавом алюминия большего количества газа, поэтому фосфор часто смешивают с другими соединениями. Более распространенным методом в промышленности является добавление в виде мастер-сплава Cu-P. Содержание фосфора в мастер-сплаве обычно составляет от 8% до 10%, а количество добавки — от 0,5% до 0,8%.
Что касается механизма влияния фосфора на сплав Al-Si, то, как правило, считается, что фосфор образует в расплаве сплава с алюминием большое количество частиц AlP с высокой температурой плавления. Кристаллическая структура AlP и фазы кремния схожи, а константы решетки близки. AlP имеет структуру цинковой бленды. Константа решетки a = 5,451, температура плавления составляет 1060 ℃; константа решетки a = 5,428 у кристалла кремния; минимальное межатомное расстояние между AlP и кремнием также очень близко: у кремния оно составляет 2,44, для AlP — 2,56; AlP можно использовать в качестве несамопроизвольного первичного кремниевого ядра для очистки зарождающегося кремния.
