金属热处理-铝合金的热处理PPT课件

. 1、金属热处理、铝合金及其热处理，2、铝和铝合金的概况，(1)使用量仅次于钢，地壳中的储量居第一位(2)铝的性能：力学，电气(3)铝和航空工业(4)日本的超铝项目，铝合金的纯度. 3、铝的电解生产技术、铝合金的消费量仅次于钢铁的金属材料。 门窗、铝灌溉、汽车等。 使用铝代替合金钢可以减少Cu、Cr、Ni等元素的消耗。 铝生产问题：能耗大，每吨铝能耗是钢的4.5倍污染物排放量大，如排放CO2是钢的79倍。加入4、NaF、Al2F6、LiF、CaF2、MgF2调节电解质温度，降低900以下，每降低100节电1.5kw.h。 随着电解槽的超大型化，电解铝的形象，CO2，HF，c，5，铝电解烟的净化，阳极的消耗，CO2的生成。 电解槽中气态氟化物(HF )也经常挥发。 目前常用的烟气净化方法：用干法净化，用氧化铝吸附氟化物。 但是干式净化法不能吸收二氧化碳。6、铝电解用新材料、(1)惰性阴极材料传统电解槽问题：铝液与炭块润湿性差，不能有效接触，影响电流效率。 在电解过程中，实际上铝液与碳块一起构成阴极。 电磁力使铝液不断变动，电能增加。 另外，冰晶石和铝液渗入碳块，使其膨胀破坏。7、可润湿惰性阴极的优点；(1)新型槽的阴极不需要厚的铝液层，磁场作用几乎下降为零，铝液面保持平坦；(2)极距大幅减少；(3)极距降低，功耗降低，极距降低1cm，1000 kwh/t . 8、TiB2惰性阴极材料被认为是ti2b在铝液中溶解度小、导电率高、被铝液淋湿的唯一材料。 易湿阴极的优点：极距下降1cm，可节约1000kwh/t(Al )。9、硼化钛被复层和硼化钛复合材料阴极、(1)硼化钛被复层阴极涂料成分： TiB230%60%、碳填料18%40%、有机树脂20%35% . 涂层技术：油漆。 涂层效果：涂层对铝液润湿性好，阻止电解质渗入碳块，降低可延长阴极寿命的电阻率50%，提高电流密度，降低能耗。10、(2)硼化钛复合阴极材料成分： TiB2粉、碳填料、粘结剂. 制备工艺：对碳块表面进行预处理，将TiB2复合粉体置于碳块表面，冲压成形，最后烧结。 使用效果：阴极润湿性好，功耗降低188kWh/t(Al )，电解槽寿命提高2年。11、惰性阳极材料、惰性铝电解用阳极材料自上世纪50年代开始研究，经过一些起伏，主要困难是没有合适的电极材料。 惰性阳极材料应具备性能： (1)1000以上的耐熔融氟化物的侵蚀； (2)良好的导电性(3)良好的耐热振动性。12、惰性阳极材料的具体性能要求为： (1)电导率大于现有碳阳极，(2)腐蚀率小于100mm/n，寿命超过5年，(3)铝的质量等于或大于现有铝的质量，不含Be、Cr等有害环境元素。13、使用惰性阳极的意义，(1)阳极没有CO2排出，只有o2(2)阳极不消耗，不需要更换，电解槽全密封(3)能量消耗量减少4%23%。14、有前途的惰性阳极材料、金属氧化物陶瓷：金属阳极表面CeO2涂层NiO-NiFe2O4 CuAg、15、铝的合金化、纯铝的强度低，通过添加合金元素提高铝的强度。 主要强化方法：固溶强化、沉淀强化。 Zn、Ag、Mg在铝中的溶解度大于10%； Zn、Ag固溶效果差。 Cu、Li、Mn、Si在铝中的溶解度大于1%； Al-Mg合金固溶强化效果好，防锈铝合金； Al-Cu耐热性好； Al-Si可铸性好。、16、沉淀强化、可获得明显沉淀强化效果的条件： (1)合金元素溶解度高，温度变化显着；(2)析出相均匀分散，与基体形成共格或半共格关系时，强化效果显着。17、典型的沉淀硬化铝合金、Al-Cu合金是唯一能获得明显沉淀强化效果的二元铝合金。 许多沉淀强化铝合金组元素数在三元以上，是为了形成新的强化相。 Al-Zn-Mg、强化相： MgZn2、Al2Mg3Zn3Al-Mg-Si、强化相： Mg2SiAl-Cu-Mg、强化相： CuAl2、Al2CuMg、18、铝合金的细粒强化、晶粒微细化、亚结构微细化使铝合金的强度提高约1030% . 为了保留产品经热处理后未再结晶的纤维状组织，通常加入少量的过渡族元素(Mn、Cr、Zr、Ti )，提高再结晶温度。 晶粒直径为微米级的微细铝合金产生超塑性。 例如在Al-5.8Mg-0.37Zr-0.16Mn中，即使延伸200%也不会发生晶粒生长.19、铝合金热处理原理、铝合金基本热处理形式为退火和淬火时效。 退火的主要目的是获得稳定的组织或优良的工艺塑性。 时效的目的主要是提高铝合金的强度。 20、Al-Cu合金时效，将Al-Cu合金放入干冰(-78)中进行固溶处理，抗拉强度为200MPa左右，长期保存在干冰中，性能没有变化。 从干冰中取出，在室温下保管，2小时后开始硬化，放置8天使硬度达到最大值。 在50保管，2天后硬度达到最大值。 21、自然时效和人工时效的概念、自然时效：将淬火得到的过饱和固溶体置于室温或低于100的温度环境下，随着停留时间的增加，硬度和强度变高的现象称为自然时效。 人工时效： 100以上温度下的时效称为人工时效。22，Al-Cu合金的时效过程，(1)GP区的形成为什么会形成GP区？ GP区没有独立的晶体结构，与母相完全相同，在垂直于GP区的晶体上产生弹性收缩。 GP区的厚度：几个原子。 直径： 10nm。 GP区域间隔：2-4nm。23，AlCu2，5.65%，Al-Cu合金相图，24，GP区模型，Cu原子偏在Al的100面，25，(2)生成时效温度上升，GP区的直径急剧增大。 Cu、Al原子逐渐形成有序排列，形成正方有序结构。 a=b=4.04(Al:4.05 )。 c轴为7.68，略小于Al晶格常数的2倍(8.08 )，c轴发生4%的失配度，晶格畸变增大，强度上升。26、(3)生成20012小时时效、 . 方格a=b=4.04，c轴5.80，名义成分CuAl2，与矩阵局部失去同位，应力场减小。 合金硬度、强度下降，开始进入时效阶段。27、Al-Cu合金中、和相的晶体结构、28、(4)相生成进一步提高温度，延长时效时间，变化为(CuAl2) . 相属于体心正方晶格，与基质失去共格关系，合金强度和硬度显着降低。 过饱和GP区过渡相过渡相(CuAl2)可能同时存在. 铸造铝合金是最重要的工业结构材料之一，铸造铝合金是航天、机械、电子等工业中大量应用的重要结构材料，凝固组织，特别是共晶硅的生长形态对其性能有决定性的影响，控制凝固过程，细化凝固组织，改变共晶组织的生长形态、30、主要铸造铝合金、(1)Al-Si、Al-Si-Mg系、强度中等、常温下使用，适用于复杂形状的零件，常用。 (2)Al-Cu的热强度好，工作温度高，铸造工艺性好，耐腐蚀性低。 (3)Al-Mg强度高，切削性能好，耐腐蚀性、铸造性差。 (4)Al-Re耐热性好，铸造工艺性好，室温强度低。 (5)Al-Zn具有自淬火性，可以直接自然时效。 比重大，耐热性差。.31、Al-Mg二元合金相图、32、铸造铝合金的编号、铸造铝合金用“铸造铝”二字中文拼音形ZL表示，其后有三个数字，第一个表示合金系，其馀为合金的顺序编号。 例如，ZL102表示Al-Si系第一号铸造铝. 33，Al-Si系合金的品牌和主要成分，34，Al-Si系合金相图，35，Al-Si系合金的铸造和变质处理，在Al-Si二元合金共晶中，硅呈粗大针状，严重影响合金的性能，不能作为工业合金使用。 到1921年为止，发现了变质处理方法，改变了硅的形状，提高了合金的性能，Al-Si合金得到了广泛的应用。 一般来说，硅为6%以上的铸造铝合金需要在合金精炼后进行变质处理。36、未变质的(a )和变质处理后的(b)Al-12%Si合金组织500、(a )、(b )、37、常用变质剂和变质处理方法、二元变质剂：2/3NaF 1/3NaCl三元变质剂：25%NaCl13%kcl变质处理方法是将预热后的变质剂撒在合金液面上进行变质此时，不断打破硬壳排除气体，将破碎的硬壳压入合金液面下约100150毫米，约35分钟。 38、变质处理的机理、变质机理至今尚未完全说明，但较流行的是吸附理论：硅在铝内的晶体中有很多孪晶，硅晶体沿孪晶方向生长，最后形成粗大的针状形态。 加入钠后，形成大量的(NaAl)Si2的结晶核和铝形成共晶，共晶成分产生偏差。 同时，钠破坏孪晶的角度，硅晶体难以生长，并且钠也分布在硅晶体和铝界面，阻碍硅生长，硅生长成球状。 39、Al-Si合金的热处理：硅在固溶体中随温度的降低有明显的固溶度变化，但ZL-102合金的热处理强化效果较小。 这是因为硅的沉淀和聚集速度快，淬火过程中也发生固溶体的分解，硅的质点析出，不形成共格和半共格的过渡相。 因此，生产上Z