1-4 铝合金.ppt

* 在地壳中铝含量仅次于氧和硅，是储量最多的金属，在地壳中的丰度为8.2g/kg-。自然界中的含铝矿物约250种，以铝硅酸盐及其风化物最常见。 铝的矿物资源 铝土矿是主要的炼铝原料，常含镓，也是提炼镓的主要来源。主要成份为氧化铝水化合物，按矿物形态分为刚玉Al2O3、三水铝石型Al2O3?3H2O 、一水软铝石型Al2O3?H2O、一水硬铝石型Al2O3?H2O 、高岭石Al2O3?2SiO2?H2O 、红柱石Al2O3?SiO2。全世界已探明的铝土矿的工业储量约为25Gt，远景储量35Gt。 * 我国的铝土矿资源的基本特点 地理分布 山西、河南、贵州和广西储量占全国储量88%，又有丰富的煤炭或水利资源。 沉积型储量占92%；适于坑采的占45%；完全露采的占24%；露采与坑采结合的占30%。坑采成本较高，达到1亿吨的矿床很少。 一水硬铝石储量占98%；铝硅值7的占33%；4-7之间的占60%；小于4的占7.42%；全国平均值为5.5。 矿床类型 矿石类型 * (1)拜耳法 拜耳法适用于铝硅比高的铝土矿，流程简单、投资省和能耗低。 原理是用苛性碱（NaOH）溶液溶出铝土矿中的氧化铝，得到铝酸钠溶液。溶液与赤泥分离，净化后降低温度，加入氢氧化铝作晶种，经长时间的搅拌，析出氢氧化铝，洗涤并在高温煅烧成氧化铝成品。 铝的冶炼 * 拜耳法生产氧化铝的基本流程 * 铝的冶炼 (2)碱石灰烧结法 处理铝硅比低的铝土矿。铝土矿、碳酸钠和石灰石按比例混合配料，回转窑内烧结成由铝酸钠（Na2·Al2O3）、铁酸钠（Na2O·Fe2O3）、原硅酸钠（2Ca2O·SiO2）、钛酸钙（CaO·TiO2）组成的熟料。 用稀碱溶液溶出熟料中的铝硅酸钠，经过专门的脱硅过程，使溶液提纯。把CO2气体通入精制铝酸钠溶液，加入晶种搅拌，得到氢氧化钠沉淀物，经煅烧为氧化铝成品。 * 铝的冶炼 (3)拜耳－烧结联合法，以拜耳法为主，辅助烧结法，适用于较低铝硅比的铝土矿。 ①串联法用烧结法回收拜耳法赤泥中的Na2O和Al2O3，处理拜耳法不能经济利用三水铝石型的铝土矿，用较廉价的纯碱代替烧碱，Al2O3回收率较高。 ②并联法是拜耳法与烧结法平行作业，烧结法占总生产能力的10-15％，产生的NaOH补充拜耳法的NaOH的消耗。 ③混联法是前两种联合法的综合，烧结法除了处理拜耳法的赤泥以外，还处理部分低品位矿石。 * 原理是直流电通过以氧化铝为原料和冰晶石为溶剂的电解质，在950-970℃使电解质溶液中氧化铝分解为铝和氧。 阴极上析出的铝溶液汇集于电解槽底，阳极上析出CO2和CO气体。 2Al2O3+3C————→4Al+3CO2 铝液从电解槽中吸出，净化除去氢气、非金属和金属杂质并澄清后，铸成铝锭。 铝电解 重点发展采用大电流预焙阳极电解槽生产技术。 950~970℃ 直流电 * 铝电解 冰晶石——氧化铝溶液具有离子结构，其中，阳离子有Na+和少量Al3+,阴离子有AlF63-、AlF-和Al-O-F络合离子以及少量O2-和F-。在1000℃下，钠的析出电位比铝大约负250mV。由于阴极上离子的放电不存在很大的过电压，所以： 阴极反应是：Al3+（络合的）+3e→Al 阳极反应是：6O2-（络合的）+3C+12e→3CO2 铝电解过程的总反应是：2Al2O3+3C→4Al+3CO2 冰晶石—氧化铝溶液中，Al2O3的含量一般保持3%-5%， * 铝电解流程 * 第四节? 铝及铝合金的加工 铝合金丝 * (1)块式铁模铸锭法是小型铝加工厂的主要生产方法，多采用对开水冷模，也有采用对开厚壁铁模。 铝及铝合金铸锭的生产 (2)普通立式直接水冷半连续铸锭法广泛采用。热顶铸造技术可获得较好表面质量，分为普通热顶铸造、水平热顶铸造，气体加压热顶铸造和气滑热顶铸造。电磁铸造法的溶体不与结晶器接触，铸造表面质量高、晶粒细、成分均匀、组织致密，且铸造速度快。 * (3)铝合金连续铸造法分为静模连续铸造法和动模连续铸造法，后者多与连轧机组成连轧机列。 铝及铝合金铸锭的生产 (4)连续铸造法的结晶器由两个冷却的旋转铸轧辊组成，在很短的铸轧区和2-3秒的时间，液态金属在辊缝间完成凝固和热轧两个过程。 * 铝及铝合金型材、棒材的品种、规格近4万种，规格、品种繁多，尺寸、表面品质要求严，批多量少，大部分用挤压法生产。 铝及铝合金型材、棒材的生产 最广泛的方法是：正向挤压法和反向挤压法，还有连续挤压法、侧向挤压法、联合挤压法、静液挤压法，以及由正向挤压法发展起来的冷挤压法、宽展挤压法、润滑挤压法和异型挤压法等。 * 铝型材产品技术 采用模拟挤压和模具制造计算机辅助设计技术：大吨位挤压机