В состав алюминиевого сплава будет включен один или несколько утончителей зерна. Утончители зерна — это хорошо известные предварительно легированные материалы, обычно в виде твердых стержней или проволоки, которые непрерывно добавляются в поток отливки или расплав алюминиевого сплава для получения желаемого мелкого размера зерен в процессе затвердевания. К реагентам, способствующим утончению зерна алюминия, относятся переходные металлы, такие как Ti и Zr; металлы, такие как Sr; а также неметаллы, добавляемые в расплав, такие как B и C. Оптимальными утончителями зерна являются Ti, Zr, B и C.
В технологии литья алюминия хорошо известно, что различные поверхностные дефекты, такие как ямки, вертикальные складки, оксидные пятна и т. д., образовавшиеся при литье слитков, могут перерасти в трещины во время литья или последующей обработки. Например, при последующей прокатке трещины в слитках или слябах могут распространяться, что приводит к дорогостоящим ремонтным работам или полному браку треснувшего материала. Большинство слитков подвергаются той или иной обработке. Однако механическая обработка не способна устранить дефекты в слитке. Поверхностные дефекты алюминиевых слитков по-прежнему остаются проблемой в области производства сплавов.
Некоторые сплавы особенно подвержены образованию поверхностных дефектов и растрескиванию. Раньше в некоторые из этих сплавов обычно добавляли бериллий в концентрации порядка ppm для предотвращения появления поверхностных дефектов. Однако использование бериллия в алюминиевых изделиях, предназначенных для упаковки продуктов питания и напитков, было запрещено. Кроме того, растет озабоченность по поводу рисков для здоровья, связанных с использованием бериллия и бериллийсодержащих продуктов работниками производственных предприятий. Поэтому, несмотря на то что бериллий эффективно контролирует появление поверхностных дефектов в алюминиевых слитках, по-прежнему существует потребность в подходящих альтернативных методах.
При плавке и литье алюминиевых сплавов кальций и натрий считаются нежелательными примесями, поскольку приводят к образованию краевых трещин. Эти элементы обычно удаляются из расплава путем очищающий флюс перед литьем слитков.
В алюминиевый сплав было добавлено небольшое количество кальция для улучшения поверхностных свойств алюминиевого слитка. Кальций и утончители зерна в количестве до 0,25% (например, борат титана) добавляются в алюминиевые сплавы в расплав вместе с металлами щелочно-земельной группы, переходными металлами, редкоземельными металлами или другими элементами. Поверхностные дефекты алюминия были значительно уменьшены или устранены. Удивительно, но было обнаружено, что при использовании нескольких технологий литья слитков добавление небольшого количества этих добавок практически полностью устраняет вертикальные морщины, ямки и трещины в слитках. Эти добавки также улучшают внешний вид слитков, в том числе их отражательную способность. В результате слитки можно расплавлять или обрабатывать непосредственно после литья без предварительной подготовки поверхности, например, удаления оксидной корки.
