铝合金及其熔炼.doc

铝合金及其熔炼一、铝合金的系列：铝合金共有三个系列根据与其形成合金的元素而有些区别。1、铝硅系：合金中硅含量在共晶点附近，合金的流动性好，铸造性能好，不易产生裂纹，致密性好，热膨胀量小，导热性好，耐腐蚀，适合压铸大型薄壁复杂铸件。但是其机械性能不够高，切削性稍差，阳极氧化不理想。2、铝硅铜系：合金具有最佳综合性能，应用广泛，尤其在汽摩行业。3、铝镁系：合金的强度、塑性、耐蚀性和表面质量最佳，但收缩和膨胀量大，铸造性能差。二、合金元素的作用：1、硅：铝与硅的共晶点在11.7%，共晶合金的凝固温度范围最小，补缩及抗热裂性最好，共晶点附近的合金都有良好的流动性，适合铸造薄壁，复杂大型的铸件。随着含硅量的提高，强度与硬度也有所提升，但伸长力下降，切削性能变差，而合金对坩埚的熔蚀也增加。2、铜：铜对于铝合金可提高机械性能改善切削性，但耐蚀性降低，热裂倾向增大。3、镁：铝镁合金耐蚀性好，但由于凝固温度范围大，有热脆性故铸件易于产生裂纹，其流动性随着镁含量的提高而改善，但相应收缩也增加。对于铝硅系合金而言，镁有强化效能，提高耐蚀性，改善电镀，阳极氧化的性能及铸件表面质量。但对铝硅铜而言，必须控制其含量，因为镁会造成热裂，冷脆降低伸长率和冲击韧性。4、铁：铁能缓解铝与模具的亲和力，通常控制在0.6% 1%之间，过高的含铁量在铸件中产生FeAl3针状相，降低性能。在铝硅系及铝硅铜系里过量的Fe形成金属间化合物造成脆性在切削时会影响表面粗糙度。5、锰：适量锰能中和过量铁的不利影响，但不大于0.5%。6、锌可提高流动性，改善机械性能，但高温脆性大，产生热裂。7、锡：改善切削性能，降低强度和耐蚀性，有高温脆性。8、镍：少量的镍能改善机械性能，对耐蚀性不利。9、铅：改善切削性能，但有损耐蚀性。10、铬：改善耐蚀性。11、钛：细化结晶，改善性能。三、铝合金的熔炼：铝合金的熔炼对压铸企业而言是个重要环节，一般均有熔炼及保温二种过程，一边压铸一边熔炼是不被容许的。1、压铸对铝合金液有如下几个要求：化学成分符合要求，成分均匀。气体熔解量小，氧化夹杂，熔剂残留少，以免在铸件中形成气孔和夹渣。 组织细化使铸件能获得致密的结晶。由于熔炼过程不妥而造成的铸造缺陷，有渗漏，气孔夹渣，偏析，裂纹，晶粒粗大等。2、铝合金熔炼的工艺流程如下：熔炉预热 装料熔化炉前检查调整成分精炼和除渣 熔炉及工具准备 炉料准备 快速分析 精炼剂准备调温浇入保温炉对于工艺流程的每个环节都要做到尽可能完善： 熔炼炉：常用燃油气炉，电阻炉，感应炉，其中燃油燃气的效力较高，但目前油价居高不下，也是个压力，电阻炉效力最低。保温炉：最常用的是井式坩埚炉，可以是电阻炉也可以燃油燃气，但近来上热式电阻炉有逐渐取代的趋势，其优点是节能，效费比高。坩埚通常有高硅球铁，石墨、铸钢（或钢板焊接）,比较好而价格高的是内层非金属，而外壁是金属的复合坩埚，当然对合金的质量肯定有好处。炉子及各种工具在使用前应该清理干净，不应残留氧化皮油污及其他杂物。金属工具应用氧化锌水玻璃涂刷，以防止渗铁，然后在200300的温度下烘干备用。 装料：a铝锭应符合国家标准的要求，使用前要经过预热，将水份全部蒸发掉，因为水在炉内外发生分解，产生O2与H2，其中的O2与铝合成Al2O3成为夹杂，而H2则在熔液里转为铸件的气孔。b旧料：旧料指浇道、废铸件及溢流槽等，（飞边和切屑则应该从新熔炼成锭后使用）由于旧料中必定含有大量的水，油污杂物和涂料，应该在清理和烘干后投入炉内熔炼。通常旧料使用量不超过50% 熔化：铝合金熔炼温度常在670750范围由，过高的温度会加剧铝的氧化过程，过低则铝液呈粥状，使熔渣及杂质不易分离。已然漂浮于液面的渣要及时清除，因为在液面上生成的氧化铝薄膜结构很致密，有防止进一步氧化的作用，但由于氧化铝的比重与铝合金非常接近，故它残留在铝液内不会自动漂浮上液面，需用精炼的办法来去除。 炉前检查：铝合金熔炼完成后，对其应该进行化学成分分析，应用最广泛的是光谱仪测量，如不合格则转入下一步的调整过程，另外还要进行全面检查；金相、机械性能等。 调整成分：按分析结果，缺什么补什么，但是要求加入的是中间合金，如果铝则可以直接加入。 精炼：合金的精炼是为了纯净合金液，也使合金中含有的气体排出，减少隐患。a、精炼剂通常为氯化锌、六氯乙烷、氯气、氮气还有氯化锰，二氧化钛加氯化锰，后者用于特殊合金，此外镁铝合金使用的精炼剂则更不一样。氯盐要吸湿故必须经过烘烤才能使用。用氯盐精炼比较好，原理是在炉内发生化学反应生成AlCl3（沸点为121）在合金内是气态，上浮过程中把杂质，气体等吸附在一起上浮，较果很好，但烟雾很大，对环保而言不理想。氯气精炼是目前效果最好的方法，但其精炼过程中产生的HCl腐蚀和污染严重。氮气精炼效果尚可，使用方便，无毒无味。近年来开发了不少无毒精炼剂，除气效果可以但除渣作用不大，但综合效果尚无一个十分理想的品种。b、精炼剂的使用量：通常精炼剂与合金的比例为24%。c、精炼温度：精炼温度通常为700740精炼10分钟，静置15分钟，吹氯精炼温度不超过700，气压0.1