第一章　铝合金及其熔炼.ppt

本章完 各类铝合金的特点 变质处理、时效处理 铝合金的精炼 * SHE=Standard Hydrogen Electrode * 1）不完全人工时效：把铸件加热到150-170℃，保温3-5h，以获得较好抗拉强度、良好的塑性和韧性，但抗蚀性较低的热处理工艺；?2）完全人工时效：把铸件加热到175-185℃，保温5-24h，以获得足够的抗拉强度（即最高的硬度）但延伸率较低的热处理工艺；?3）过时效：把铸件加热到190-230℃，保温4-9h，使强度有所下降，塑性有所提高，以获得较好的抗应力、抗腐蚀能力的工艺，也称稳定化回火。 * F——沉淀相体积分数，r沉淀相粒子半径 * 1、杂气关系 气体来源 铸件中的气孔主要是氢气孔 点状针孔 网状针孔 皮下气孔 危害 降低力学性能、降低抗蚀性能、降低表面质量、使铸件报废 1、杂气关系 气体来源 熔体中[H]的来源 大气中的H2（炉气中分压低于熔体） 熔体中的氢化物（极少） 铝液与水汽反应（主要原因） [Al]+H2O→ [H]+Al2O3 铝液中溶解气体主要是氢！铸件中氢气孔占85%！ 1、杂气关系 气体来源 水汽来源： 炉料、浇注工具、搅拌工具…… 防止措施： 炉料——烘烤温度400℃ 铝锈（白）：Al(OH) 3——→H2O+Al2O3 e.g.大批量进货出现周期性气孔→改变堆放方式 工具——涂覆氧化锌——防止增Fe ~400℃ 1、杂气关系 气体来源 特别提醒：若炉料和工具未经烘干而直接与熔融铝液接触，易引起飞溅或爆炸（忌！） 1g铝液可使0.365g水变为水蒸气；水由液态变为蒸汽体积膨胀1701倍→高温+高湿→铝液中包裹的水蒸气瞬时膨胀→爆炸！ 铝液润湿性好！ 1、杂气关系 杂质性质 1、杂气关系 杂质性质 铝液与各种气体反应产物最终多数为Al2O3 Al2O3稳定性高，熔点2015±15℃→不易分解→夹渣 氧化膜：近铝液——致密→保护 近大气——疏松→吸附大量水汽， 破坏后使水汽卷入 不用感应炉？——防止沸腾，搅入氧化膜成为杂质！ 1、杂气关系 杂质性质 氧化膜吸附层：γ-Al2O3 －－→α-Al2O3（完全脱水） 一般熔炼温度700~760 ℃（太高铝液吸气严重）→始终有部分夹渣和水汽存在 850 ℃ 1、杂气关系 杂气关系 杂多气多 除气的实质就是排杂（除杂为主，除气为辅） e.g. 为了除气通入N2→破坏氧化膜→↑杂→↑气 杂质的种类 聚集成块——易上浮去除 弥散细小——悬浮，难以去除→除气不足 一、杂与气 杂气关系 杂多气多 原因（几种观点）： Al2O3夹杂物可作为气体生成的核心； Al2O3吸附水汽后使比重由3.77→2.5，与铝液（2.7）相近； Al2O3+[H] →nH ·mAl2O3化合物，除气困难 2、铝液表面氧化膜的要求 熔化升温——吸气→致密为好 不用焦炭纸等覆盖，防止破坏氧化膜，无法形成CO保护气氛 精炼降温——呼气→松散（透气好） 2、铝液表面氧化膜的要求 合金元素影响 致密化：Si、Cu、Zn、Ti、Cr Al-Si，Al-Cu，Al-Zn无需覆盖 疏松化：Na、Mg、Ca（表面活性元素，不致密，与Al2O3相差大） Al-Mg要覆盖，且杂多气多。→+Be 3、小结 铝合金中气体主要来自于Al与H2O的作用 杂质吸附[H]是杂多气多的主要原因 3、小结 四防 防止炉料生锈 防止炉料、工具预热不彻底 防止氧化膜卷入铝液中 防止铝液过热 两希望 熔化升温时希望氧化膜致密 精炼降温时希望氧化膜不致密 判断感应炉能否炼铝？ 感应炉熔炼——电磁搅拌 电磁搅拌，破坏氧化膜——一般不用 大规模熔炼（如压铸厂），可快速熔炼，保温时精炼 二、精炼——除气+排杂 方法概述 常用方法介绍 效果检测 1、方法概述 非吸附精炼 吸附精炼 气化熔剂法 +ZnCl2，C2Cl6，CCl4…… 吹活性气体法 +Cl2，+Cl2+N2 活性熔剂法 +碱金属氯盐或氟盐 稀土金属加入法 +Ce为主 机械过滤法（过滤网、片） 吹惰性气体法 +N2，+Ar2 真空处理法 气体的电迁移法 超声波法 2、常用方法介绍 气化熔剂法 ZnCl2 ZnCl2+Al →AlCl3 ↑ +Zn ZnCl2吸水性强，一定要去结晶水，放置干燥器中保存，使用前加热熔化 特点：毒性小；便宜；效果较差 用于对性能要求不高的场合 2、常用方法介绍 气化熔剂法 C2Cl6 Cl2Cl6+Al → AlCl3 ↑ ； C2Cl6→C2Cl4+Cl2 ↑ ； C2Cl4 ?2C+2Cl2