铝合金熔炼知识问答.doc

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1、11:36:491010ll 1;影响再结晶晶粒大小的因素有那些? 一般来说,随合金元素及杂质含量的增加,晶粒尺寸减小。因为不论合金元素溶于固溶体中,还是生成弥散相,均阻碍晶界迁移,有利于得到细晶粒组织。但某些合金,若固溶体成分不均匀,则反而可能出现粗大组织。熔炼温度越高,再结晶完成时间越短,在相同保温时间下,从而最终得到粗大的晶粒。l 2;什么是超轻铝合金? 密度比一般铝合金低10%以上的铝合金叫超轻铝合金。在铝中添加2%-3%的Li(锂),密度可降低10%,弹性模量可提高2530%,因此ALLi是典型的超轻铝合金。l 3;什么是软铝合金? 抗拉强度294Mpa的合金称为软铝合金。一般有工业

2、纯铝,铝锰合金,(如3003,3004等),铝硅合金4004,4043等。l 4;什么是防暴铝合金? 在相互摩擦,碰撞中不产生火花,能在易燃易暴的环境中使用,不会燃烧和爆炸的铝合金叫防暴铝合金,其主要元素有Cu,Zn,Fe等高熔点元素,但必须控制Mg,Li等活性元素,如Mg含量在0.05%以下。l 5;什么是再生铝合金? 再生铝是由废旧铝和铝合金材料或含铝的废料,经重熔提炼而得到的铝合金或铝金素,它是;铝的一个重要来源,目前再生铝占铝年产量的1/3以上。再生铝的性能与原铝的性能相同。可用再生铝锭重溶,精练和净化,经调整化学成分制成各种铸造铝合金。l 6;铝合金熔炼的特点及典型的熔炼工艺流程;

3、熔炼就是使金属合金化的一种方法。他是采用加热的方法改变金属的状态,使机体金属和合金化组元按要求的配比熔制成成分均匀的熔体,并使其满足内部纯净度,铸造温度和其他特定条件的一种工艺过程。如果熔体先天不足,将给制品的使用带来先天不足,因此熔炼是对压铸质量起支配作用的一道关键工序。l 7;铝合金熔炼的特点;铝非常活泼,很容易和氧气和水发生反应Al+O2Al202 Al+H2OAl203+H2 这些反应都是不可逆的,一经反映金属就不能还原,这样就造成了金属的 大量损失(及烧损)而且生成物进入熔体,将会污染熔体,造成铸件内部缺陷。因此熔炼过程必须严加控制,炉料,熔炼时间,熔炼温度。对于铝合金熔炼,熔体在炉

4、内停留时间要尽量缩短。因为延长熔体停留时间,尤其在较高的熔炼温度下,大量的非自发晶核复活,引起产品晶粒粗大,而且增加金属吸气,使熔体非金属夹杂和含气量增加。凡是与金属有一定结合力的气体,都能不同程度溶解于金属中;而于金属没有结合力的气体,一般只能进行吸附,但不能溶解。气体与金属之间的结合能力不同,则气体在金属中的溶解度也不相同。金属的吸气有三个过程,既吸附,扩散,和溶解。吸附有物理吸附和化学吸附两种。物理吸附是不稳定的,单靠物理吸附的气体是不稳定的。然而当金属与气体有一定结合力时,气体不仅能吸附在金属上,而且还会离解为原子,其吸附速度随温度升高而增加,达到一定温度时才会变慢,这就是化学吸附。只

5、有能离解为原子的化学吸附,才有可能进行扩散和溶解。由于金属不断的吸附和离解气体,当气体表面某一气体的分压达到大于该气体在金属内部的分压时,气体在分压差及与金属结合力的作用下,便开始向金属内部进行扩散,既溶于金属中。其扩散速度与温度,压力有关。l 8;铝合金熔炼炉的炉气成分; 在大气下熔炼铝合金的过程中,随着温度的升高,金属表面与大气和炉气接触时,会发生一系列的物理和化学反应,根据温.度和炉气的不同,金属表面可能会发生气体的吸附和溶解,生成氧化物,氢化物,氮化物,碳化物,所以一般的铝合金熔炼,都采用在一定的炉内气氛下进行。燃油炉燃气炉炉气成分对比;炉形O2CO2COH2CmHnS02H20气炉0

6、-0.44.1-100.1-410-1.40-0.9-0.25-0.8油炉0-5.808.7-12.80-7.20-0.2-0.3-1.47.5-16.4从上表中可以看出熔炼炉内有大量的水蒸汽,其来源有两种,一是燃料中所含的水蒸气,二是炉料中的水,我们现有的情况是炉料中存在大量的水,进入炉内后迅速蒸发,并于铝发生化学反映,生成氧化铝和氢气,这也是炉内渣特别多的原因。9;影响熔炼炉中气体含量的因素有那些? ;合金元素的影响;金属的吸气性事由金属与气体的结合能力所决定的。金属与气体的结合力不同,气体在金属中的溶解度也不同。与气体有较大结合力的合金元素,会使合金的溶解度增加,溶解度越大产品越容易出现

7、气孔和疏松。 Cu Si Mn Zn均可降低铝合金的气体溶解度,而Ti Zr Mg则与此相反。 ;温度的影响; 熔融金属的温度越高,金属和气体分子的热运动越来越快,气体在金属内部的扩散速度也增加。因而,在一般情况下,气体在金属中的溶解度随温度升高而增加。 ;压力的影响;压力和温度是两个相关联的外界条件。对于金属吸收气体的能力而言,压力有很重要的影响。随着压力的增大,气体溶解度也增加。;其他因素;由于金属表面有氧化膜存在,而且很致密,他阻碍了气体向金属内部扩散,使溶解速度大大的减慢,如果氧化膜遭到破坏,就必然加速金属吸收气体。所以在溶解过程中,任何破坏熔体表面氧化摸的操作,都是不利的。;铝液中氢

8、的溶解及影响量的因素?1;氢在铝熔体中的溶解过程;由于氢是结构比较简单的气体,其原子和分子都很小,所以氢是一种极易溶解与金属中的气体,氢在熔融状态下的溶解过程;物理吸附化学吸附扩散(H2)2H2(H+)氢与铝不起化学反应,而是以原子状态存在于晶体点阵的间隙内,因此在达到气体饱和溶解度之前,容体温度越高,则氢分子离解速度越快,扩散速度就越快,铝液中含气量就越高。在一定大气压下,温度越高氢在铝中的溶解度就越大,温度越底,氢在铝中的溶解度就越低,在固态时,氢几乎不容于铝,还可以看出,由固态到液态时,氢在铝中的溶解度出现一个突变现象,这种溶解度急剧变化的特点,决定了铝在凝固时,使氢原子从金属中析出成为

9、氢分子,最后以蔬松,气孔的形式存在与产品中,因此,也说明了铝及铝合金最容易吸收氢而造成疏松,气孔等现象。影响铝液中含氢量的因素;1;铝液温度和水蒸汽压力, 铝和水蒸气反应时,铝液中氢的平衡含量随铝液温度炉气中水蒸气的提高而增加,2;合金成分;根据元素与水蒸气反映的激烈程度及元素对铝液表面氧化膜的影响程度,可分为三种情况,一是含镁的合金,由于镁比铝更活波,与水反映时,在溶体与气体界面上,造成的氢分压力比铝与水气反映时,造成的原子氢分压力大许多,所以促使含镁合金中的氢含量大大提高,而是仅含硅,铜,锌的铝合金。他们与水蒸气反应的程度不如铝,但他们使溶体表面的氧化膜的结构由致密Al2O3 膜变为比较不

10、致密的尖晶石膜,而促进了铝与水蒸气的反应,使这些合金中的含氢量比纯铝要高。三是添加少量铍的铝合金,它能降低合金与水蒸气的反应强度,并在静置时促进除气。3;铝液中氧化夹杂物的含量和性质; 在铝液中存在两种氧化铝的同质异晶体a-Al203和y-Al203其中第一种对氢是惰性的,在不含氧化铝或仅有第一种的铝液中,氢含量与氧化夹杂物无关。但当铝液中含有第二种时,由于他吸附容体中溶解的氢,使溶液和气相之间的平衡受到破坏,氢继续由气相进入溶液,被氧化铝所吸收,这个过程一直要持续到气相-溶液-氧化物系统达到平衡为止,在正常熔炼温度下,表面形成的氧化膜基本上都是第二种,这种越多氢的含量就越多,所以我们规定要进

11、行除渣,渣就是氧化铝,把渣除静了气体含量自然就减少了。4;熔炼时间;在任何条件下,铝液都存在一个极限含氢量,能否达到这个极限含量,取决与溶液-水分-氧化铝系统达到平衡状态所需的时间,所以,熔炼时间越长,铝液中的含气量也就越多。11;熔炼炉内铝合金与氧的作用? 在生产条件下,无论采用何种熔炼炉熔炼铝合金,铝直接与空气接触,也就是和空气中的氧和氮接触,而铝是一种比较活拨的金属,他与氧接触后,就会生成氧化铝,4Al+302=2Al203铝一经氧化,就变成了氧化渣(既所为的铝渣,铝灰)这个反应是不可逆的,氧化铝是十分稳定的固态物质,如果混入铝液中,再压到产品里,就成了氧化夹渣。由于铝与氧的亲和力很大,

12、所以铝和氧的反应非常激烈。而氧化铝的分子比较大,密度就大,它就会浮在上面,形成一种致密的氧化膜,这层膜能阻止氧原子透过氧化膜向内扩散,因此就阻止了铝的进一步氧化,所以在生产中要尽量不去破坏这层膜。 金属在其氧化膜的保护下,氧化率随时间增长而减慢,生产实践表明,炉料的表面状态(大小)是影响氧化的一个重要因素,在合金炉料一定时,氧化烧损主要取决与炉料的状态和操作方法,例如在相同的条件下,熔炼铝合金时,用大块炉料时,烧损为0.82%,碎料的烧损可高大30%,另外熔池表面越大,熔炼时间越长,都会增加烧损.降低熔炼烧损主要从熔炼工艺考虑,一是在大气下熔炼易烧损合金时,尽量选用熔池表面积小的炉子.二是采用

13、合理加料的顺序,快速加料以及高温快速溶化.三是采用覆盖剂覆盖.12;熔炼炉内铝合金与氮的作用? 氮是一种惰性气体元素,它在铝中的溶解度很小,几乎不溶与铝,但也有人认为,在较高温度时,氮可能与铝结合生成氮化铝,形成非金素夹渣,影响金素的纯净度.13;熔炼炉内铝合金与碳氢化合物的作用?任何形式的碳氢化合物在较高温度下,都会分解为碳,氢,其中氢溶于铝液中,而碳则以元素形式或以炭化物形式进入液态铝中,并于非金属夹扎物形式存在.14; 熔炼炉内气氛中水的来源? 1;空气中 2;原材料 3;炉料中 4;我们主要是炉料中(加料时可明显看到料车中有大量的水,被到入上料车中,所以必须改变这种现象.15;配料的基

14、本原则;任务和程序;根据产品成分和加工技术条件的要求,在国家标准或有关标准所规定的化学成分范围内,确定合金的配比标准,炉料组成和配料比,并计算出每炉的全部炉料量,进行炉料的过磅和准备的工艺过程叫配料。16;确定配料比的五项原则;1;成分原则; 2;质量原则; 3;工艺原则; 4;经济原则; 5;物料平衡原则;17;铝合金熔炼炉的装料原则; 装料顺序应合理;正确的装料应根据所加入的炉料性质与状态而定,而且还要考虑最快的融化速度,最少的烧损以及准确的化学成分控制。既;小快碎料装在最下面,这样可以减少烧损,同时还可以保护炉体免受大块料的直接冲击。铝锭和大块料装在中间。 炉料应尽量一次入炉,多次加料会

15、增加非金属夹杂物以及气体的含量。18;怎样对铝液进行保护? 对铝液进行保护的方法有两种;一是在表面覆盖溶剂,使之形成一层连续的覆盖层,另一种是保护性合金化,既在合金中加入能氧化的元素,在表面形成致密的具有保护作用的氧化膜。这两种方法的出发点都在于建立惰性表面,使气体和液面不作用,或降低反应速度,从而其到保护作用。第一种方法适用与所有铝合金,他不仅能防止铝液氧化和吸氢,同时还具有排氢的作用。这是因为覆盖剂的熔点都比滤液的熔点低,密度都比熔体小,在液体表面能够形成一层连续的覆盖膜,将熔体和气体隔开。再一般情况下,氧气和水蒸气不能或很少能透过此覆盖层而于熔体进行反映,而溶解在熔体中的氢原子,因为其半径很小,则可以穿透覆盖层而益处。含镁教多的铝合金,其熔体表面的氧化膜是由疏松的氧化镁组成的,不能阻止金属与气体的反映,故在熔炼这些合金时,除采用第一种方法保护外,还要采用保护性合金化的方法在合金中加入550mg/kg的铍,防止合金在静止铸造过程中,及随后的热处理和加热过程中氧化,在铝熔体中铍是表面活性物质,它对氧的亲和力比铝大,形成氧化铍,组成致密的尖晶石结构,从而阻止了再氧化,其到有效的保护作用。19;熔制Al-Si Al-Mn Al-Cu中间合金应注意的事项;

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