铝合金的热处理1340602405陈仕博.ppt

（４）θ相生成 　　进一步提高温度和延长时效时间， θ′转变成θ（CuAl2）。 θ相属于体心正方点阵，与基体失去共格关系，合金强度和硬度明显降低。 α过饱和→ GP区→ θ″过渡相→ θ′过渡相→ θ（CuAl2） 有时上面几相可能同时存在。 铸造铝合金 　　　铝合金是最重要的工业结构材料之一，铸造铝硅合金是在航空航天、机械、电子等工业中大量应用的重要结构材料，凝固组织特别是共晶硅的生长形态对其性能具有决定性影响，凝固过程控制、细化凝固组织、改变共晶组织生长形态，是控制铸造铝硅合金性能的重要措施。 主要的铸造铝合金 （１）Al-Si、Al-Si-Mg系，强度中等，常温使用，适合铸造复杂形状零件，常用。 （２）Al-Cu，热强性好，工作温度高，铸造工艺性好，抗腐蚀性较低。 （３）Al-Mg，强度高，切削性能好，耐蚀性、铸造性较差。 （４）Al-Re，耐热性好，铸造工艺性好，室温强度低。 （５）Al-Zn，有自淬火性，可直接自然时效。比重大，耐热性较差。 金属热处理 铝合金及其热处理 陈仕博 1340602405 铝及铝合金概述 （１）用量仅次于钢，地壳中储量第一； （２）铝的性能：力学、电学； （３）铝与航空工业； （４）人们一直在努力提高铝合金的性能，例如日本的超级铝项目，提高铝合金的纯度，使用变形热处理和粉末冶金工艺提高铝合金的性能，等等。 铝的电解生产技术 　　铝合金的消费量是仅次于钢铁的金属材料。门窗、铝灌、汽车，等等。 　　铝代替合金钢后，可减少Cu、Cr、Ni等元素的消耗。 　　铝生产的问题：耗能大，每吨铝耗能是钢的4.5倍；污染物排放大，如排放CO2是钢的7-9倍。 　 加入NaF 、Al2F6 、LiF 、CaF2 、MgF2 调节电解质温度，降低900℃以下，每降100℃，节电1.5kw.h。 　电解槽超大型化发展 阳极（石墨） 阴极（石墨） 熔盐 NaF Al2F6 LiF CaF2 MgF2 电解铝示意图 CO2 HF C 铝电解烟气净化 　　阳极消耗，生成CO2。电解槽中还经常挥发出气态氟化物（HF）。 　　目前常用的净化烟气的方法：干法净化，利用氧化铝吸附氟化物。但干法净化法无法吸收二氧化碳。 铝电解用新材料 （1）惰性阴极材料 　　传统电解槽的问题：铝液与炭块润湿性不好，不能有效接触，影响电流效率。在电解过程中实际上是铝液与炭块一起构成阴极。在电磁力的作用下，铝液不断波动，电能耗增加。 　　另外，冰晶石和铝液渗入炭块，使之膨胀破坏。 可润湿惰性阴极的优点 （1）新型槽的阴极上不需要厚的铝液层，磁场的作用几乎降到零，铝液面保持平整； （2）极距大为降低； （3）极距降低减少电能消耗，极距降低1cm，可节电1000kWh/t(Al)； （4）延长电解槽的使用寿命。 TiB2惰性阴极材料 　　目前认为，TIB2是唯一在铝液中溶解度很小、导电率高、能被铝液润湿的材料。 可润湿阴极的优点：极距降低1厘米，可 节电1000kwh/t(Al)。 硼化钛涂层及硼化钛复合材料阴极 （1）硼化钛涂层阴极 涂料成分：TiB230%~60%，炭素填料18％～ 40％，有机树脂20％～35％。 涂层工艺：刷涂。 涂层效果：涂层对铝液润湿性好，可阻挡电 解质对炭块的渗透，延长阴极使用寿命；降 低电阻率50％，提高电流密度，降低能耗。 （2）硼化钛复合阴极 材料成分：TiB2粉、炭素填料、粘结 剂。制备工艺：炭素块表面预先处理， TiB2复合粉料置于炭素块表面，之后压 制成形，最后烧结。 使用效果：阴极润湿性好，电耗降低 188kWh/t(Al)，电解槽寿命提高2年。 惰性阳极材料 　　惰性铝电解用阳极材料自上个世纪50年代开始研究，几经起伏，主要困难是没有合适的电极材料。 惰性阳极材料必须具备的性能： （1）1000℃以上耐熔融氟化物的侵蚀； （2）良好的导电性； （3）良好的抗热振性。 惰性阳极材料的具体性能要求 （1）导电率大于现有炭阳极； （2）腐蚀率小于100mm/n，寿命大于5年； （3）铝质量等于或优于现有铝质量，不含Be、Cr等有害环境的元素。 使用惰性阳极的意义 （1）阳极无CO2排出，只有O2； （2）阳极不消耗，无需更换，电解槽全密封； （3）能耗下降4％～23％。 有希望的惰性阳极材料 金属氧化物陶瓷： 金属阳极表面CeO2涂层 NiO-NiFe2O4+CuAg 铝的合金化 纯铝的强度低，通过添加合金元素提高铝的强度。 主要强化方法：固溶强化，沉淀强化。 Zn、Ag、Mg在铝中的溶解度大于10%； Zn、Ag固溶效果差。 Cu、Li、Mn、Si在铝中的溶解度大于1%； Al-Mg合金固溶强化效果好，防锈铝合金； Al-Cu耐热性好； Al-Si铸造性能好。 沉淀强化 获得