母合金

铸造用合金材料

母合金是一种通过精炼，成分精确的用于铸造的合金材料，因此母合金也叫做铸造母合金。母合金之所以被称为“母合金”，是因为它作为铸造的母材，具有很强的遗传性质，也就是说，母合金的很多特性（如碳化物分布，晶粒度，微观金相组织，甚至包括力学性能等诸多影响铸件产品质量的特性）在通过重熔浇注后会遗传给铸件。现有广泛应用母合金材料包括高温合金母合金，耐热钢母合金，双相母合金以及常规的不锈钢母合金。

类别

母合金一般可以分为高温合金母合金、铝合金母合金、双相钢母合金、耐热钢母合金等材质。高温合金母合金是最常用的铸造母合金，主要用于制造飞机发动机叶片，燃料轮机耐热部件，涡轮增压器叶片等。双相钢母合金广泛用于工业泵阀，流体管道、弯头等耐腐蚀部件。耐热钢母合金主要用于锅炉、热处理装置、汽车涡轮增压器等高温部件。随着国内铸造行业逐渐向高端转变，母合金正逐渐取代传统自配料的模式。利用母合金的遗传特性，通过改善母合金的性能从而提高铸件产品的质量成为铸造行业的一个共识。

高温合金母合金

高温合金母合金即铸造高温合金，是指可以或只能用铸造方法成型零件的一类高温合金。

材料用途

母合金的主要用途是作为铸造用的母材。母合金在铸造过程中通过重熔后浇注成铸件。由于母合金的遗传特性，母合金的许多特性在重熔-浇注的过程中得到保持。因此可以通过改善母合金的性能，来提高最终铸件的质量。

■采用“母合金”作为掺杂剂是为了使掺杂量容易控制、更准确

■ 杂的目的主要是用来改变硅熔体中施主杂质（如磷）或受主杂质（如硼）的杂质浓度，使其生长出的单晶电阻率达到规定的要求

■硅单晶N型掺杂剂：五族元素，主要有磷、砷、锑

■硅单晶P型掺杂剂：三族元素，主要有硼、铝、镓

■拉制电阻率低的硅单晶，一般用纯元素作掺杂剂

■拉制电阻率高的硅单晶则采用母合金作为掺杂剂

掺杂因素

■杂质的蒸发；无论液体或熔体在合适的温度下，溶剂和溶质总是要蒸发，特别是在真空下尤为显著，因此蒸发必定影响溶质在溶液的分布和溶液的杂质浓度，具体的公式非常复杂，我们需要知道的是杂质蒸发同蒸发表面积、杂质的蒸发速度常数、蒸发的时间几个要素有关。

■杂质的分凝效应；熔体的各部分的杂质浓度相同，若进行极其缓慢的所谓平衡冷却，这样固液两相内部杂质原子会通过扩散调整它们之间的浓度，实际上熔体不可能实现平衡冷却，总有一定的冷却速度，由于固相中杂质原子扩散速度很小，浓度调整缓慢，先凝固的与后凝固的固相杂质浓度不同，因此晶体中各处杂质浓度不再均匀分布，这种由于杂质偏析引起的分凝现象叫分凝效应。不同的杂质在熔硅中分凝系数是不同的，熔体结晶时杂质分凝效应使单晶中杂质分布不匀这是它的不利方面，但另一方面可利用杂质的分凝效应使杂质集中在单晶的头部或尾部，达到提纯的目的。

■拉制单晶过程中硼的渗入；由于石英坩埚的纯度远远小于多晶硅的纯度，在硅单晶拉制过程中石英坩埚P型杂质（主要是硼）不断溶入熔硅，改变熔硅的杂质浓度。

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