文档介绍：第13章:铸造有色合金的熔炼

合金熔炼工艺:
选定化学成分→配料计算→准备工具(炉料处理)→加料→熔化→精炼→变质处理→浇注→检验
§13-1 铸造铝合金的精炼
目的:去除铝合金中的气体,非金属夹杂物和其它有害元素.
㈠:铝合金的某些物理化学特性.
1:铝-氧反应Al+O2→Al2O3 亲合力较强
固态和液态铝的表面总覆盖一层氧化膜,扒一层,生一层,氧分压很小时也可生成。400~900℃,r- Al2O3. d= 致密连续,稳定,体积增大,但r- Al2O3膜吸附水汽。
于900℃ r- Al2O3→α- = 体收缩13%,不致密连续,非保护作用.。但α- Al2O3膜不吸附水汽。
合金元素的作用:
Me ·AL2O3联合化合物,致密。Be的作用好:
非联合化合物,堆积在表面。
室温下:-10nm,大于500℃ r- AL2O3为200nm,表面疏松,内部致密。
2:铝---水蒸气和铝---碳氢化合物的反应。
大于250℃,Al+H2O→Al(OH)3+H2
大于400℃,Al(OH)3→Al2O3+H2O
Al2O3进入铝液形成夹杂物,H溶解在铝中
炉料上的油脂与铝液接触会产生如下反应:
Al+CmHm→Al4C3+H2
氢在铝合金液中的溶解度差很大,导致铝合金气孔倾向大。图13-2。
3:铝液中夹杂物和氢的相互关系
夹杂物能吸附水分和气体,在它进入铝液中时,便把气体带入,而且,凝固时易做气体的形核界面。二者之间的关系,机理尚不清楚,有关假设为:①物理吸附②化学吸附③物理化学吸附。
㈡去氢热力学:
1、氢在铝液中的浓度与其表面上的分压关系:
[H]=KH2√PH2 KH2=-A/T+B
(A,B值为常数)
PH2低,则[H]低,所以采用降低氢分压的方法可除氢。如真空处理;通入不污染铝液的气体。
※合金元素对合金液中氢含量有一定的影响。在吹入气体中,吹气量与脱气量有一定关系。
2、氢在铝液中浓度与其表面上水蒸汽分压关系:
lg[H] = -5800/T + + 图13-3
㈢除氢动力学:图13-4
除气动力学过程有如下几个阶段:
①气体原子从铝液内部向表面或精炼气泡表面迁移。
②气体原子从溶解状态转变为吸附状态。
③在吸附层中的气体原子发生反应。生成气体分子。
④气体分子从表面上脱附。
⑤气体分子扩散,进入气体空间或精炼气体气泡内,。图13-6
J=kA/V(Cm-Cms)
A:表面积
V:铝液容积
k:常数
由公式提高比表面积,增大传质系数,可以提高精炼效果.
㈣去除铅液中的夹杂物:
1:气泡捕捉除渣: 图13-9
夹杂物相碰撞,聚集长大,:A:碰撞俘获B:相切俘获。一般熔体表面加覆盖剂,使上浮的夹杂物不再进入熔体.
2:过滤除渣:
在铝液通过过滤装置时,产生机械和物理的吸附作用。
二、铸铝合金液的精炼方法:
㈠概述:目前的方法不少于30种,可分为两大类:化学方法,物理方法。
㈡溶剂精炼:
1:ZnCl2:-%(质量百分数), ZnCl2+Al→AlCl3↑+Zn
AlCl3+H2→Al+HCl↑
注意:干燥处理,压入坩埚底部,移动。精炼温度准确690-720℃。
优点:除渣好,成本低,干性渣(灰状)。缺点:有毒,易潮解,产生锌进入铝液。
2:六氯乙烷: C2Cl6→C2Cl4+Cl2↑,六氯乙烷:沸点121℃起精炼作用.
C2Cl4(一部分)→2C+Cl2↑,Cl: Cl+2[H]→HCl,Cl+AL→AlCL3↑(精炼气泡)
用量:不含镁的作用:-%;含镁:-%。镁消耗一部分氯气,生成MgCl2,有害作用。因为:在固态时MgCl2吸附在气泡上,阻止氢的扩散吸附,故常加入少量的缓冲剂。精炼温度730-750℃.
3:MnCl2:MnCl2 +Al→AlCl3↑+Mn ,加入量:-%,精炼温度700-720℃,
4:覆盖精炼溶剂精炼(有两种)
A:覆盖剂:只起防止铝液吸气和氧化作用。
B:覆盖精炼溶剂:具有保护铝液和精炼的作用。
5:无毒精炼剂:
㈢吹气精炼:
常用的气体有:Cl2 F12(氟利昂) Ar、 N2、 N2-Cl2 、N2-F12混合气体等。但气体的纯度要高,惰性气体和氮气常含有氧气和水分要经过(硅胶)-7、图13-10、图13-11、设备
㈣真空除气
1:静态真空除气
氢气的分压愈低,则[H]愈易逸出,[H]%愈低.(只限于界面层)
2:动态真空除气:
㈤稀土净化。