变形铝合金的铸造组织中，除了通常意义上的等轴晶和柱状晶，还可以见到一种比较典型的组织，即羽毛状晶。羽毛状晶因其宏观形态酷似羽毛而得名，在变形铝合金铸造组织中一般被视为铸造缺陷，既不同于柱状晶也不同于等轴晶。微观上其实是一种生长孪晶，孪晶的两部分晶体成镜面对称关系。
羽毛状晶组织有遗传性，一旦铸造过程中形成，不能在后续的均质、挤压过程中消除，最终保留在挤压制品中。又因其在常温下的拉伸性能有较强的各向异性，故羽毛状晶组织的存在对成品的力学性能和表面质量都将产生不利影响。在铸造过程中，应当尽量避免羽毛状晶的产生。
1.羽毛状晶的组织特征
在铝合金铸锭的宏观金相组织中,我们可以看到，羽毛状晶是由许多相互平行的羽毛状薄片组成, 其晶粒呈片状结构。在同一羽毛状晶群内, 薄片互相平行、取向一致。不同的羽毛状晶群, 其薄片的位向各不相同。 羽毛状晶是朝着与铸锭散热的相反方向成长的。平行于羽毛状晶的断口组织呈明显的片层状特征。以下为铝合金圆铸锭正常低倍组织（图1）和羽毛状晶低倍组织（图2）：
图1铝圆锭正常低倍组织与羽毛状晶低倍组织对比
2.羽毛状晶的形成
羽毛状晶是柱状晶的变态, 它是在具有定向快速冷却的连续铸造条件下, 当过热的液体铝合金进入液穴, 在结晶前沿形成大的温度梯度和快的结晶速度时形成的。因而铸锭中是否出现羽毛状晶主要取决于铝液温度和结晶前沿晶核的数目。
3.羽毛状晶的控制措施
3.1 熔炼时间及温度
过高的熔炼温度和过长的熔炼时间, 均会使铝合金液过热, 使作为结晶核心的有序原子基团大量减少，利于羽毛状晶的形成和生长。实践证明，对于6063铝合金，在其他工艺条件相同的情况下，当熔炼温度高于750℃时，铸锭组织中出现羽毛状晶的情况大为增加。精炼后铝液温度较高时，静置时间不宜超过30min，长时间的静置同样使得铝液中的非自发形核核心减少，易于产生羽毛状晶。
3.2 铸造温度
在半连续铸造中，随着铸造温度升高，铸锭结晶前沿的温度梯度增加, 还可能影响结晶核心的数量。除了杂质可作结晶核心外, 局部有序的原子团、也能作为核心。熔体温度越高, 有序原子团就越少, 甚至消失, 越接近凝固状态, 这种原子团就越多。若从高温突然降到凝固温度, 则在高温的原子状态就易于保持, 能作为核心的原子团就少。所以铸造温度越高, 晶粒越粗，在存在羽毛状晶的铸锭低倍试样中，总是伴随着晶粒粗大。
3.3 晶粒细化剂
生产工业纯铝铸锭时，铸造温度715℃，在铸锭的低倍试样中仍能观察到大量的羽毛状晶组织，同等条件下，通过在线添加Al-Ti-B晶粒细化剂后，铸锭中未出现羽毛状晶组织。说明铸锭中羽毛状晶的形成除了受铸造温度影响，还与铝液中有效晶核的数量有关。在其他条件一定时，添加晶粒细化剂，增加铝液中有效形核核心数目，能有效抑制铸锭中羽毛状晶的产生。
4.结论
本文简要分析了6XXX铝合金热顶铸造中羽毛状晶的形成原因及特征，结合本公司的实际生产情况，通过调整铸造工艺，降低圆铸锭中产生羽毛状晶的倾向，从而提高产品质量。
（1）铝合金铸锭中是否出现羽毛状晶，主要取决于铸造温度和结晶前沿晶核的数目，铸造温度越高，结晶前沿晶核数目越少，铸锭中越易产生羽毛状晶；
（2）适当降低铸造温度，引入晶粒细化剂可有效降低铸锭中产生羽毛状晶的倾向。
