有色合金及其熔炼.pdfVIP

3 有色合金及其熔炼 3.有色合金及其熔炼 3.1常用铸造有色合金 （包括铸造铝合金、铸造镁合金、铸造铜合金、铸造锌 合金及铸造轴承合金，下 ）的分类、合金牌号及其特点、掌握合金材质选用 及其熔铸工艺确定的原则； 3.1.1简述Al-Si、Al-Cu、Al-Mg和Al-Zn系铸造合金的主要特点及其用途。 答：铸造用的铝合金主要是由Al-Si、Al-Cu、Al-Mg和Al-Zn 四个二元基本合 金系以及在此基础上，再添加少量其它元素形成的多元合金系组成的。 1）Al-Si合金系（≥5%Si） 该系合金具有良好的铸造性能，铝中添加硅后，能明 显提高铝液的流动性和铸造充填性能；减少收缩和热裂倾向。含有较多硅的合金热 膨胀系数小、耐磨性能优良。含有少量的Mg、Cu等合金元素组成的多元Al-Si合 金通过热处理有明显析出强化的效果，适用于多种铸造方法。现在铸造铝铸件大多 数都是采用该系合金，它是铸造铝合金中牌号最多，应用最广泛的一类合金。 2）Al-Cu合金系（≥4%Cu） 该系合金添加的Cu起固溶强化的作用，所以合 金具有较高的强度和耐热性能；但密度大，耐蚀性能和铸造性能较差，易产生 热裂，常用于制造较高温度下（300℃)工作的高强度的零件，如内燃机气缸 头、增压器导风叶轮等。 3）Al-Mg （≥５%Mg） 该系合金具有优异的耐蚀性、强度高、密度小、切削及 抛光性能也较好；但其铸造性能差，合金液易氧化，熔炼和铸造工艺较复杂。 主要用于制造在大气和海水中工作的耐腐蚀性高且承受一定冲击载荷、形状较 简单的零件，如船舶配件和机械壳体等。 4）Al-Zn合金系（Zn5-13%） 该系合金是研究应用最早的铸造铝合金，其主 要特点是价格较低，制备工艺简单，不需要热处理就能得到较高的强度；但密 度大，耐蚀性能和铸造性能较差，高温性能低。主要用于制造压铸仪表壳体类 零件、模具和模板等。 第 1 页 共 7 页 3 有色合金及其熔炼 3.1.2 以ZL102合金为例，分析其组织形态在变质处理前后的变化。 答: （基本成分Si10-13%）；变质处理：钠盐变质—二元变质剂。 铝硅合金室温下组织为α（Al）和β（Si）两相组成。未变质时，Al-Si合金 中的相呈针片状或粗大块状导致铝合金力学性能不高。变质后共晶组织为：共 晶体（α+β）。 3.1.3试分析亚共晶和过共晶Al-Si合金变质剂及其处理特点。 答: 亚共晶Al-Si合金常采用钠变质剂。特点：1）变质效果稳定；2）变质效 果保持时间短，变质剂易吸潮，腐蚀铁质坩埚。锶变质剂属于长效变质剂。 过共晶Al-Si合金的变质处理：1）采用磷变质剂，在熔体中磷与铝化合形成 难熔的AlP小颗粒，其晶体结构与硅相似，可作为初生硅晶体的异质晶粒；2） 变质工艺有三类—磷铜中间合金、含赤磷的盐类混合物和不含赤磷的盐类复合 变质剂；3）影响其变质效果的有关因素。 3.1.4为什么铸造铝合金铸件容易产生气（针）孔缺陷？如何防止此种缺陷的产生？ 答:1）在铝液凝固冷却过程中，氢原子、氢分子和化合物态氢元素分别以不 形式析出；气泡从铝液中上浮析出时，其中一部分未能上浮至液面逸出，则留 在铝液内使铸件产生气孔。2）防止措施：防止水分进入熔炉（最大限度地清 除炉料、熔剂、工具和熔炉等所附着的水分），防止合金熔炼时吸氢和氧化； 排除已进入铝液中的氢气和氧化夹杂物；加大凝固时的压力或采用快速凝固的 方法。 3.1.5铝合金氧化夹杂物的来源是什么？常用的精炼措施有哪些？ 答:1）铝合金液的氧化：熔炼时，铝液与炉气中诸成分（O 、CO 、CO、HO） 2 2 2 接触时均产生氧化反应，反应产物AlO 化学稳定性极高，是铝铸件中的主要 2 3 氧化夹杂物。2）铝液中的夹杂物：在浇注前已在铝液中形成的氧化夹杂物称 为一次氧化夹杂，它在铸件中分布无规律；在浇注或转包过程中形成的氧化夹 第 2 页 共 7 页 3 有色合金及其熔炼 杂物成为二次氧化夹渣，大多分布在铸件壁的转角处或最后凝固的部位。 3）常用的精炼措施有：吸附精炼与非吸附精炼。