铝及铝合金基础知识.ppt

铝及铝合金铸造基本知识，2000年7月5日，从头开始，一切都不简单，那是别人一次想到简单的事情；如果是不容易的事，就有很多事情把别人当作容易的事。1，铝的基本知识，1，铝的工业史1.1铝广泛分布在大自然中，地壳的铝含量为7.73%，居第三位，继氧和硅之后，在金属中居第一位。1.2铝的化学性质很强，所以自然界中铝都以化学状态存在。1.3186年，美国大厅和法国的埃鲁一起发明了冰晶石熔盐电解法，从此铝的工业生产进入了飞跃阶段。第一，对铝的基本知识，1.4铝在1886年冰晶石熔盐电解法出现100多年后，铝和铝合金应用非常广泛。铝不仅用于工业农业、航空、宇宙、国防产业，也广泛用于人们的日常生活。1，铝基本知识，2，铝物理和化学性质2.1金属铝为银白色，密度2.699g/cm3，熔体状态密度2.371g/cm32.2铝为更活跃的金属，是男女元素，可以对酸碱等做出反应。因此，铝产品不应在碱、盐酸、卤化物、碳酸盐等介质中使用。(试验中)2.3铝和铝在室温下结合到空气中，可以形成密度大、坚固的氧化膜。因此，铝和铝合金的耐蚀性很好。1，铝基本知识，3，铝优良性能3.1密度小纯铝20 密度约2.699g/cm3为钢的35%。3.2可强化纯铝的强度不低，但可以通过冷加工提高2倍以上，通过合金化Mg、Zn、Cu、Si、Li、Sc等元素后的热处理进一步强化，其强度可与合金钢媲美。3.3容易加工的铝可以用任何铸造方法铸造，可以用板和箔轧制，用管道和细丝拉，挤压成各种轮廓。1，铝基本知识，3.4防腐铝及铝合金表面容易产生致密坚固的氧化膜层。这种薄膜只有在卤素离子或碱离子热的情况下才会被破坏。3.5不是低温，易碎的铝低于摄氏0度，随着温度下降，拉伸强度反而增加。3.6导电性能好的铝导电性好的银、铜、金、3.7反射性好的铝和铝合金抛光表面的白光反射率超过80%。3.8非磁性冲击不会产生火花。主要用作仪表材料等电气设备的屏蔽材料。第一，对铝的基本知识，3.9室内装饰用吸音3.10耐核辐射生成诱导辐射的衰减很快。4杂质和合金元素对铝和铝合金性能的影响4.1杂质对铝和铝合金性能的影响(见表1)，1，铝的基本原理，4.2合金元素对铝和铝合金性能的影响4.2.1Mn是通过中和铁的有害影响提高合金淬火时效强度和耐久性强度的主要因素。追加量一般不超过1%。4.2.2Cu和铝形成固溶体，部分形成强化相CuAl2，可以提高合金的焊接性能。4.2.3Mg和Si形成Mg2Si化合物，可以分散在铝基体上，大大提高合金的强度。1，铝基本知识，5，铝和铝合金分类按5.1合金特性和用途分类的纯铝，耐腐蚀铝合金，可焊接铝合金，高强度铝合金，超强铝合金，锻造铝合金，特殊铝合金。按5.2热处理特性的热处理不可强化Al-Mn系统、Al-Mg系统、工业纯铝热处理是除Al-Mn系统、Al-Mg系统、工业纯铝以外的5.3主要合金元素(表2)、1、铝基本知识表2、5.4国际铝分类比较表、5.4调整1.2合金成分在铝合金生产中添加熔化所需的合金元素。降低有害杂质的浓度，达到生产的合金的化学成分。1.3降低铝熔体中的杂质含量无论是固体还是液体原料，都包含一定量的杂质(包括气体、非金属杂质和金属杂质)，这些杂质对后续加工和合金的性能有严重危险。2，铝和铝合金熔炼的基本原理，2，2.1合金元素的溶解和蒸发2.1合金元素的溶解在熔融铝中的溶解是合金化的重要过程，合金元素通过溶解与基板金属或其他元素形成各种固体和化合物，形成单相或多相合金。扩散是物质从高浓度移动到低浓度区域的过程。2.2合金元素的蒸发金属在熔炼过程中总是存在的，金属的蒸发性取决于其蒸发气压的大小。在相同的熔炼条件下，蒸发气压高的元素通常容易挥发。常用的名称合金附加元素包括Cu、Cr、Fe、Ni、Ti、Si、v、Zr等元素蒸汽压小于铝，蒸发速度慢的Mn、Li、Mg、Zn、Na、Cd等元素蒸汽压大于铝，容易蒸发，在熔炼过程中损失大的两个元素例如，镁、2、铝和铝合金熔炼的基本原理，2.3铝熔体的氧化和燃烧损失熔炼过程中，金属以熔化或半熔融状态暴露在炉气中并相互作用，有助于铝熔体的大量吸入、氧化和其他非金属夹杂物的形成。铝和炉气的反应是吸附、扩散和溶解过程。火焰炉中溶解铝的炉内气体成分(表4) 2.3.1铝和氧的反应铝和氧的接触后产生强烈的氧化反应。结果氧化铝是非常稳定的固体物质。形成不断复盖铝表面的致密氧化膜。4AL 3O22AL2O3，2，铝和铝合金熔炼的基本原理，2.3.1铝和氧的反应熔炼温度达到900 以上时氧化膜破裂，铝合金冶炼温度不应超过900，一般750 以下的控制熔化时间不应太长。此外，氧化膜在900 到0.34%的H2O，在熔炼和铸造时，将氧化膜搅拌到铝溶液中，吸附水与铝溶液反应，熔体吸出氢。因此，随着熔体中Al2O3的增加，氢含量也增加。影响铝熔体氧化的主要因素：合金元素氧化膜的自然温度，2，铝和铝合金熔炼的基本原理，2.3.2铝和水的反应低于250时铝和空气中水蒸气接触发生变化。2Al 3H2O2Al(OH)3 3H2Al(OH)3是白色粉末，不氧化，容易吸收湿气，被称为铝锈。铝锭长期存放在露天，容易产生这种铝锈。400以上的铝与水蒸气反应。自由状态原子生成H很容易溶于水，这种反应是铝吸收氢的主要方法。Al 3H2OAl(OH)3 3H，其次是铝和铝合金熔炼的基本原理，2.4熔体的保护熔体在熔炼过程中与气体相互作用的化学反应，因此保护熔体的工艺系统在减少化学反应中必须考虑。防止吸入和氧化燃烧的方法是合理选择2.4.1火炉类型，尽可能选择池面积小的火炉。2.4.2合理的供给顺序，容易氧化燃烧的填充物应添加到炉底，并努力缩短冶炼时间，防止过度氧化燃烧和吸入机会。2.4.3盖子2.4.4适当调节炉气，冶炼铝合金时微氧化气氛好。2.4.5填充物必须干净干燥。2.4.6在可能的情况下，使用“掩埋熔化工艺”、3铝熔体中的杂质、1气体杂质1.1气体来源1.1.1燃料火焰炉冶炼铝和铝合金时，燃料中的水分和燃烧时产生的水分容易流入熔体。此外，大部分碳氢化合物燃烧后会产生水蒸气和二氧化碳，其余碳氢化合物在与熔化的铝接触时可以反应：4Al 3CH4Al4C3 12H h结果原子氢被吸收，溶解在铝液体中，成为铸造内气孔的根之一。第三，铝熔体中的杂质，1.1.2大气熔化中大气的水蒸气也容易被熔体吸收。1.1.3填充材料放置的时间过长时，熔体吸入量会更大。1.1.4如果耐火材料烤箱不彻底，则吸附在耐火材料表面的水分和在高炉中熔化的头几次熔化时，对熔体中的气体含量有显着影响。1.1.5通量使用因保存不当而产生的通量，增加熔体中气体的含量。1.1.6铸造工具在熔炉和铸造时如果熔体不能正常干燥，则容易进入湿气，使熔体中的气体含量在1.1.7小暴露和铸造过程中大幅下降，或者流动过快，会产生气体和氧化膜、3、铝熔体中的杂质、1.2气体存在于铝中的形态1.2.1铝中的气体，主要是氢、氧、氮三种气体。铝合金所含的气体成分分析显示，氢占85%以上，因此铝的气体含量可以视为“氢含量”的近似值。1.2.2铸造时铝铸造熔体的氢含量要求0.12-0.18ml/100g1.3温度对氢含量的影响一般随着温度的增加而增加金属中气体的溶解度。第三，1.4冶炼时间对铝熔体中杂质、金属溶解度的影响，无论在什么情况下，如果熔体在空气中长时间暴露，吸入机会增加。冶炼中，熔体中的气体含量，3，铝熔体中的杂质，2，非金属夹杂中的非金属化合物(氧化物、氮化物、硫化物等)为大颗粒，在金属中独立存在的情况下，为了严重影响金属及其产品的性质，总是要缩短冶炼时间。这种化合物又称为非金属夹杂物，又称为夹杂物。这是氧化铝的包含对铝的影响最大。2.1Al与O2和H2O相互作用4al 3 O2=2 al 2 o 33 H2O 2al=al2o 3 6h2.2 al，Mg和N2相互作用恒温下，氮和铝产生化学反应AlN；合金组成元素中的镁和MgN2，3，铝熔体中的杂质，2.3Al和COCO2的相互作用2.4Al和s的反应3金属杂质，除了熔化状态的铝中的气体、氧化膜和非金属夹杂外，还含有一些金属杂质。3.1氧化钙、氧化镁、二氧化硅、氧化铁、氧化铬、氧化锆熔融金属氧化物之间的还原反应等各种内衬耐火材料含有大量氧化物。3.2在一定温度下，铁制工具熔化成熔体。3，铝熔体中的杂质，3.3洗涤槽不完全或在微尺炉中向同一炉子转动不同成分的合金，必须经过洗涤槽再生产。否则，以前的炉子可能会残留在衬里和炉渣的元素中，受到污染。3.4原材料进入各种原材料中含有一定量的金属杂质，特别是原材料控制不严格的情况下，污染更容易，化学成分不合格，成为废品。3.5混合或不小心添加到生产中，例如由于原材料管理不当而导致的混合或成分、材料错误严重污染金属，或者化学成分不合格而成为废品。第三，防止铝熔体中杂质、4金属杂质吸收的方法4.1熔解炉熔池下用砖应用高铝砖。4.2要有合理的材料比例，根据产品，废料和低品位铝锭的使用量不能过多。4.3转换铝合金时，炉或炉需要完全清洁。4.4加强管理，避免混合。污染、大量吸入的熔体可以通过加强精炼的措施进行治疗，而被金属杂质污染的熔体在一般方法下很难去除和治疗，因此必须加强管理以避免混合。4，铝合金熔体净化(图)，高炉内部净化净化净化，4，铝合金熔体净化，1铝合金熔体净化目的，在铝合金熔体熔炼过程中，气体、各种夹杂物和其他金属杂质存在于熔体中，影响纯度，铸锭经常是气泡、气孔、夹杂物、松散、裂纹、裂纹这会对后续产品的处理性能和产品强度、塑料、耐腐蚀性、阳极氧化和外观质量产生很多不利影响。2、炉内处理2.1吸附净化主要取决于精炼剂产生的吸附作用，以去除氧化夹杂和气体。2.1.1、植物法兰克福惰性气体吹、活性气体吹、混合气体吹、氯盐净化2.1.2助焊剂行业常用助焊剂(表5)、4、铝合金熔体净化、4、铝合金熔体净化、2.1.3惰性气体注入助焊剂粉在净化气体中添加少量助焊剂，熔体进入熔体这样，氢从熔体中轻轻进入气泡，气泡表面通量也加强了吸附渣的能力。2.1.4真空处理，4，铝合金熔体净化，3，高炉中连续处理熔体在铸造成型前连续净化处理，也称为在线处理。3.1玻璃丝布过滤器3.2刚玉微孔陶瓷管过滤适用于生产高质量铝、双0 5以下箔、飞机锻造和高强度薄壁型材、饮料罐。3.3泡沫陶瓷过滤器3.4旋转喷嘴注入分散气泡在线净化(在线脱气装置)，5，1，1，主要原料电解铝，原铝，废料，氧化镁，锌锭，铜。2，中间合金中间合金：两种或三种元素熔化的合金，可以防止金属过热，缩短冶炼时间，减少金属燃烧，轻松添加高熔点，通过熔合和氧化挥发性合金元素，获得均匀准确的合金。3、铝合金元素添加剂4、通量、5、初级和废物分类、5废物分类5.1级废物剖面大小大或厚的几何废物、工艺废物和表面清洁。5.2第二次废物剖面大小小或薄的几何废物、工艺废物以及被油或土弄脏的第一次废物。5.3级废物小尺寸、各种样品材料、锯、汽车、铣削、平面等产生的碎片。铸造过程中炉渣中的金属或受污染的二次废物。5.4四级废料是难以区分的合金混合废料，一般名称为out。5，材料，1，材料要求1.1，合金材料计算和杂质Fe，Si等控制按化学成分标准要求进行，客户根据客户提供的标准有特殊要求。5，材料，1.2根据新铝、废料、复合材料的数量和内部控制标准中规定的合金化学成分进行成分。双组分程序：2.1首先确定冶炼合金和配料量。2.2将合金化学成分及冶炼所需金属量填在熔体配制量表上。各种金属量=材料量2.3(以该金属量的百分比表示)确定该合金的复合材料量。重新加工用量=配料数量重新加工百分比2.4确定报废用量。报废数量=配料数量报废使用百分比，5，配料，2.5确定新铝使用。新铝用量=配料数量-复合材料数量-报废数量2.6将依次为“报废”、“复合物料”和“新铝用量”的主要化学系数填写到分配表中。2.7确认和调整材料所需的各种化学成分。3、补充3.1如果快速分析结果低于合金所需的化学成分，则需要补充。补充的计算方法如下：x=(a-b)。q/d: x-所需补充数量a-特定组件的要求含量q-熔化重量(即供应)b-组件的分析含量d-补充是该组件的含量，5，配料，3.2生产时，根据补充公式计算出的数量修补后，3.2.1生产时的圆形火炉al-Cu:202公斤。3.2.3补充剂用高温合金，金属添加剂是高炉中活性成分氧化燃烧，例如铁，溶剂铅率约为95%。3.2.4实验室光谱仪分析错误。3.2.5冶炼不均匀，供应温度不足，停止时间不足，取样不具代表性。5，材料，如1235合金材料生产10吨，分析结果Fe: 0.27%，需要补充剂的块数？(1235成分