铝及铝合金中Fe、Si杂质元素的冶金与熔铸过程控制.docx

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·440·Vol.64No.5

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铝及铝合金中Fe、Si杂质元素的冶金与熔铸过程控制

罗旭东12,汤昌廷1,马军创1,靳承岗,邵宇光12,王家淳12

(1.山东南山铝业股份有限公司国家铝合金压力加工工程技术研究中心，山东龙口265713;

2.北京南山航空材料研究院，北京100048)

摘要：简述了铝及铝合金中Fe、Si元素的危害作用，并分别讨论了氧化铝、炭素阳极、铝电解和铝合金熔铸生产过程中控制Fe、Si元素含量的工艺技术和管理手段。指出：在冶金和熔铸生产过程中采取有效措施，可将Fe、Si杂质元素含量控制在较低水平，为生产高品质铝及铝合金产品提供良好条件。

关键词：铝合金；Fe、Si元素；危害作用；生产控制

中图分类号：TG80;TG22文献标识码：A文章编号：1001-4977(2015)05-0440-06

MetallurgicalandCastingProcessControlofFerrumandSiliconinAluminiumandAluminiumAlloys

LUOXu-dong12,TANGChang-ting1,MAJun-chuang,JINCheng-gang1,SHAOYu-guangl2,WANGJia-chun12

(1.ShandongNanshanAluminiumCo.,Ltd.,NationalEngineeringResearchCenterForPlasticWorkingofAluminiumAlloys,

Longkou265713,Shandong,China;2.BeijingNanshanInstituteofAeronauticalMaterials,Beijing100048,China)

Abstract:Harmfuleffectofferrumandsiliconinaluminiumandaluminiumalloyswasintroducedbriefly.Technologyconditionandproductionmanagementinprocessesofalumina,carbonanodeandprimaryaluminium,smeltingandcastingwerediscussed.Itispointedoutthateffectivemeasuresinmetallurgicalandcastingprocesswouldreducecontentofferrumandsilicon,andprovidegoodconditionsforhigh-qualityproductionofaluminiumandaluminiumalloys.

Keywords:aluminiumalloys;ferrumandsilicon;harmfuleffect;processcontrol

铝及铝合金中Fe、Si杂质元素对材料的强度、断裂韧性、抗疲劳和抗应力腐蚀等性能有重要影响，随着铝合金材料在航空、航天、汽车及电力电子等行业的广泛应用，对其中Fe、Si含量的控制要求也日趋严格。本文将从冶金和熔铸生产过程入手，对Fe、Si元素的控制方法和具体措施进行分析和讨论，力求为铝及铝合金生产过程中的杂质控制提供参考。

1铝及铝合金中Fe、Si元素的作用

1.1铝及铝合金中Fe元素的危害作用

在少数铝合金中或特定的情况下会有意添加少量Fe元素以改善合金的某种性能，如在Al-Cu-Ni和Al-Si-Cu合金中添加Fe以增加合金的高温强度，如在压铸铝合金中添加少量Fe以防止铸件和模具的“粘结”。还有研究表明，在铝及铝合金熔体中加入Al-Fe或Al-10Si-2Fe中间合金，其中Fe或含铁化合物可作为形核质点或起晶界钉扎作用，从而起到细化组织的作

用1-2。

在绝大多数情况下，Fe被认为是铝合金中主要的杂质元素。由于Fe在铝中的固溶度很小，因此铝及铝合金中的Fe元素主要以析出相(如针片状β铁相)的形式存在，容易引起铝合金组织内部应力集中并萌生裂纹。在随后的变形加工过程中，析出相变形程度与基体变形程度不一致，基体与脆性析出相的交界面上容易产生孔隙，造成微观裂纹。微观裂纹在材料的使用过程中会演变为宏观裂纹，降低合金的断裂韧性。生产经验表明，铝合金铁含量达到0.4wt.%时，很容易析出粗大针状铁相；当铁含