有色金属熔炼与铸锭剖析PPT学习教案

1、会计学1 有色金属熔炼与铸锭剖析有色金属熔炼与铸锭剖析 2 一、有色金属熔炼的基本原理 二、有色金属铸锭凝固的基本原理 三、铝锂合金熔炼与铸造的特点 第1页/共35页 3 有色金属在熔炼和铸锭过程中与炉气、炉衬、溶 剂、涂料、空气和水蒸气等环境因素相互作用的基 本规律。 熔铸工艺参数对熔体中的气体及夹渣含量和铸 锭的凝固过程、结晶组织、溶质再分布及偏析、裂 纹等缺陷所产生的影响及变化规律。 第2页/共35页 4 第3页/共35页 5 1.1 金属的氧化特性金属的氧化特性 第4页/共35页 6 第5页/共35页 7 第6页/共35页 8 第7页/共35页 第8页/共35页 10 第9页/共35页

2、 11 第10页/共35页 12 第11页/共35页 13 第12页/共35页 第13页/共35页 15 第14页/共35页 16 第15页/共35页 17 金属氧化的动力学金属氧化的动力学 速度问题速度问题 一、一、金属氧化机理和氧化膜结构（重点了解三个环节） 1.氧由气相通过边界层向氧-氧化膜界面扩散（即外扩散） VD=DA/ *(C0O2-CO2) D氧在边界层中的扩散系数，A、边界层面积 和厚度 C0O2、CO2边界层外和相界面上氧的浓度 第16页/共35页 18 金属氧化机理和氧化膜结构金属氧化机理和氧化膜结构 第17页/共35页 19 2.氧通过固体氧化膜向氧化膜-金属界面扩散（即

3、内扩散 ） VD=DA/ *(CO2-CO2) D氧在氧化膜中的扩散系数，氧化膜的厚度 CO2反应界面上的浓度 3.在金属-氧化膜界面上，氧和金属发生界面化学反应， 与此同时金属晶格转变为氧化物 VK=KACO2 K反应速度常数，CO2金属-氧 化膜界面上氧的浓度 第18页/共35页 20 第19页/共35页 21 第20页/共35页 22 第21页/共35页 23 平面金属的氧化速度可用氧化膜厚度随时间的变化来表示： 1.温度、面积一定，内扩散速度： (dx/dt)=D/x(CO2-CO2) 2.结晶化学反应速度： (dx/dt)=K CO2 两阶段速度相等可求得：1/Dxdx+1/Kdx=

4、 CO2dt t为时间 因此，膜厚x与时间t呈曲线关系： aK, 则x = K CO2t-受结晶化学变化控 制 a1，即DK，则x2 = 2 D CO2t-内扩散速度控制 第22页/共35页 24 第23页/共35页 25 但实验观察和理论研究指出，某些金属符合 对数规律或立方规律-研究还有待深入。 固体纯金属的氧化动力学规律也适用于液 态金属，必须指出，合金熔体氧化动力学的实验研 究很少，但添加合金元素能强烈地影响金属的氧化 特性-改变膜的性质所致 第24页/共35页 26 第25页/共35页 27 影响金属氧化烧损的因素： 一、金属及氧化物的性质 纯金属氧化烧损取决于金属与氧的亲和力和金属

5、表面 氧化膜的性质 Mg、Li与氧亲和力大，而且a1，氧化烧损小 Au、Ag、Pt与氧亲和力小，且a1，故很难氧化 例外情况：a1，但线膨胀系数与基体金属不相适应则 易产生分层，断裂而脱落显然也属于易氧化烧损金 属 第26页/共35页 28 影响金属氧化烧损的因素影响金属氧化烧损的因素 第27页/共35页 29 二、熔炼温度 温度升高，氧化速度加快，氧化烧损加大 如，4000C以下，氧化铝膜强度高，线膨胀系数与铝接近，膜保护良 好（抛物线规律），但高于5000C则按直线氧化规律，7500C时易于断 裂 三、炉气性质 存在诸如O2、H2O、CO2、CO、H2、CmHm、SO2、N2等气体 体系对

6、金属是 氧化性还是还原性或中性应视具体情况而定 金属与氧的亲和力大于C、H与氧的亲和力则含有CO2、CO或H2O的炉气 就会使其氧化，这种炉气是氧化性的。 影响金属氧化烧损的因素影响金属氧化烧损的因素 第28页/共35页 30 如料的表面积、熔炼炉设备等 降低氧化烧损的方法：降低氧化烧损的方法： 主要从熔炼设备和熔炼工艺两方面来考虑： 1.选择合理炉型（熔池面积小、加热速度快） 2.采用合理的加料顺序和炉料处理工艺（如中间合金、锂最后加入） 3.采用覆盖剂 4.正确控制炉温 5.正确控制炉气性质 6.合理的操作方法 7.加入少量a1的表面活性元素 第29页/共35页 31 第30页/共35页 32 火法精练 电解提纯（湿法电解、熔盐电解） 火法精练采用氧化精练应具备三个条件： 1.基体金属的氧化物能溶解于自身金属液中，并能氧 化 杂质元素 2.杂质元素氧化物不溶于金属液中，并易与后者分离 3.基体金属氧化物可用其他元素还原 铝、镁等不适合上述条件，铁、铜、镍符合 第31页/共35页 33 1.从炉衬中吸收杂质 2.从炉气中吸收杂质 3.从溶剂和熔炼添加剂中吸收杂质 4.从炉料及炉渣中吸收杂质 减少杂质污染金属的途径：减少杂质污染金属的途径： 1.选用化学稳定性高的耐火材料 2.尽可能采用纯度较高的新金属料 3.火焰炉应选用低