Модифицирующая обработка преобразует эвтектический кремний из крупных чешуек в мелкие волокнистые или пластинчатые чешуйки, тем самым улучшая свойства сплава. Модифицирующая обработка в основном направлена на утончение второй фазы или изменение её морфологии и распределения. В данной статье основное внимание уделяется эвтектическому кремнию в алюминиево-кремниевом сплаве. Без модификации эвтектический кремний имеет форму крупных иголок и чешуек, что приводит к снижению механических свойств сплава, особенно его вязкости. Метаморфизм — это процесс изменения морфологии и размера эвтектического кремния, при котором исходные эвтектические чешуйки преобразуются в тонкие волокна или пластинки.
В зависимости от формы модификатора в расплаве механизм ухудшения свойств подразделяется на два типа: один из них заключается в неоднородном зародышеобразовании кристаллов из нерастворимых включений в расплаве; другой — в сегрегации и адсорбции растворенного вещества в расплаве.
Исследование методом однокомпонентной модификации сплава Al-Si показывает, что элементами, оказывающими модифицирующее воздействие на эвтектический кремний, являются: натрий (Na), стронций (Sr), редкоземельные элементы (RE), сурьма (Sb), теллур (Te) и барий (Ba).
Натрий обладает высокой способностью к метаморфизму и является первым и наиболее широко используемым веществом. Добавление небольшого количества — от 0,005% до 0,01% — позволяет изменить фазу эвтектического кремния с игольчатой на полностью однородную волокнистую. Однако у этого метода есть ряд недостатков: эффект ухудшения свойств быстро затухает и сохраняется лишь в течение 30 минут; скорость поглощения низкая; повышается склонность расплава к вдыханию; плотность мала; инструменты и оборудование легко подвергаются коррозии; наносится вред здоровью работников; а также происходит серьезное загрязнение окружающей среды. В ответ на эти недостатки были приняты различные меры, такие как: улучшение упаковки металлического натрия, ускорение реакции модификаторов на основе натриевых солей и продление времени действия модификаторов на основе натрия, однако они позволяют решить проблему лишь частично. Поэтому во многих случаях натриевое окисление постепенно заменяется некоторыми методами длительного окисления.
Модификатор Sr является препаратом длительного действия модификатор, эффект дегенерации эквивалентен эффекту Na, при этом отсутствуют такие недостатки дегенерации Na, как короткая продолжительность эффекта и загрязнение окружающей среды. В настоящее время он является широко используемым модификатором. В промышленном производстве в качестве модификатора обычно применяется сплав Al-Sr, содержащий 10% стронция. Его диапазон плавления составляет от 654 до 770 °C, благодаря чему он легко поглощается расплавленным алюминием. Степень извлечения может достигать 70%–80%, а сам модификатор удобен в хранении.
Таким образом, модификатор Sr обладает следующими преимуществами: обеспечивает хороший эффект старения, который сохраняется в течение 68 часов; в процессе старения он удобен в эксплуатации, нетоксичен, не загрязняет окружающую среду, не вызывает коррозию оборудования и не наносит вреда здоровью. С его помощью легко добиться удовлетворительных механических свойств отливок. Он обладает определённым эффектом переплавки; выход готовой продукции высок, а комплексная экономическая выгода значительна.
