镁合金的冶炼和铸造详解.ppt

镁合金的冶炼 目录 镁合金应用举例 冶金基础知识 镁的冶炼 粗镁精炼 镁合金的铸造 镁合金应用举例 冶金基础知识 冶金基础知识 高炉冶炼特点 高炉是连续的、大规模的高温生产过程，机械化和自动化水平较高。 可以数十年不停机。 冶金基础知识 氧势图用于判断氧的走向 除了氧势图，实际生产中还有碳、硫、氯、磷势图 镁的冶炼 硅热还原法炼镁的原理 硅铁合金(含75%Si）在高温和减压下还原白云石中的MgO，得到纯镁和二钙硅酸盐渣的反应是： 2(CaO·MgO)(固） + Si(Si –Fe)(固） = 2Mg(气） + 2 CaO·SiO2(固） 2MgO + Si = 2Mg（蒸汽） + SiO2 2375℃, ?G0 = 0 这时候可能用Si还原MgO。 此反应为动态平衡，抽真空或者对SiO2进行造渣，可加速反应过程。 当还原后的SiO2与MgO造渣生成2 MgO· SiO2渣时，还原温度降至2060 ℃，如果炉料中有CaO存在，能造成2 CaO· SiO2渣，还原温度降至1750 ℃。 用硅还原氧化镁（白云石）的平均温度随压力的减小而降低。 剩余压力/Pa 平衡温度/ ℃ 101308 2375 1333 1700 133.3 1430 13.3 1235 镁的热法实际上是真空还原法, 采取温度1100 ~ 1250℃和真空度13.3~133.3Pa，可顺利还原出镁。 皮江法（1940年） 皮江法（1940年） 蒸馏罐用无缝钢管制成, 卧式.操作温度1200 ℃, 外部加热. 罐长3米, 内径28厘米,装料160kg。 皮江法（1940年） 2(CaO·MgO)(固） + Si(Si –Fe)(固） = 2Mg(气） + 2 CaO·SiO2(固） A、原理 B、实验过程 B、实验过程 C、实验结果（力学性能） 力学性能得到改善的原因晶粒度减小 力学性能得到改善的原因第二相增加 空口无凭，能谱来证实 2、铸造过程中的遗传性 “转基因”改良 “转基因”改良 “转基因”改良 晶粒细化 抗拉强度提高47% 随着保温时间的延长逐渐分解, 当达到一定的特性尺寸时将失去遗传特性。 3、添加合金元素的问题 3、添加合金元素的问题 3、添加合金元素的问题 3、添加合金元素的问题 镁合金的铸造 T0 T1 ΔT 液体和晶体自由能随温度变化 自由能G： G=H-TS H是焓，S为熵，T为绝对温度 SLSS 液相自由能曲线斜率大 熔化后 GLGS 镁合金的铸造 晶胚与液相之间增加的新界面会造成自由能（表面能）增大 ?相变的阻力。 转变为固态的晶胚体积能引起自由能下降， ?相变的驱动力； 镁合金的铸造 自由能变化与晶胚（核）半径的关系 r* 晶胚 晶核 1、超声波作用下的铸造 气泡 原子振动?膨胀区原子间距增加?如果振动突破阀值，产生气泡 气泡长大，相当于对外做功?局部区域温度降低?产生过冷，成为形核点 同时，超声波促使液体发生对流，新晶核弥散分布，最终起到细化晶粒的作用。 熔炼炉 超声波发生器 屈服强度从151增加到191MPa 抗拉强度从205增加到243MPa 约 300μm ? 120 μm 第二相增加，对位错起到阻碍作用（第二相强化）。 2 1 3 点2处，Al、Zn含量极高，其成分和基体有显著差别，是第二相无疑。 金属的遗传性理解为在结构上或者在物性方面, 由原始炉料通过熔体阶段向铸造金属的信息传递。 原料里面有“优良”基因 原料处于中等水平，可以用“转基因”的方式改良 原料里面有“有害”基因，添加“杀虫剂”进行改良 对于普通铸锭，可以在重新熔炼的过程中，加入组织和性能优良的压铸件，对普通铸锭进行改良。 压铸 → → 重力铸造 添加1%的压铸件 时间延长，遗传性消失。 “转基因”改良 无水氯化镁制备 脱水过程中也会发生如下的副反应： 从上面反应式可知，水合氯化镁从六水合物到二水合物的脱水较容易，而它的低水合物(二水和一水合物)会产生副反应，同时脱水所生成的氯化镁还要发生水解。怎样脱水？ ▲熔盐电解法 ●　氯化镁水合物的脱水方法简介 氯化氢保护气氛下脱水 氯化氢保护气氛下脱水基于以下两个反应 : ＭｇＣｌ2 +Ｈ2O = ＭｇＯＨＣｌ+ＨＣｌ及 ＭｇＣｌ2 +Ｈ2O