铝合金精炼变质处理.pptVIP

实验二 铝合金的精炼变质处理 一 实验目的 熟悉铝合金的精炼工艺特点，通过实践了解精炼处理对铝合金组织和性能的影响。 学习铝合金变质处理工艺，了解变质处理对铝合金组织和性能的影响。 二 基本知识简介 熔炼过程中，熔体中存在气体、夹杂物及其他杂质等，影响纯洁度，使铸锭产生气泡、气孔、夹杂、疏松、裂纹等缺陷，对铸锭的加工性能及制品强度、塑性、抗蚀性和外观品质有显著影响。 氢含量通常在0.15~0.2cm3/100g(Al)以下，一些特殊要求的航空材料应在0.1cm3/100g(Al)以下。 铝合金中的气体 能溶解于铝合金的气体主要是氢（其余是少量的CO等）； 氢主要来自铝-水气反应，在熔炼中由于该反应不可避免地将氢带入铝液。 铝液中气体和氧化夹杂的来源 氢气来源： 潮湿、带油污的炉料、Al2O3表面吸附水汽及氢，搅拌时带入铝液；铝液表面吸附水。 氧化夹杂来源： 表面氧化膜、空气、水汽等被搅入铝液中。 铝合金的精炼原理 铝合金的组织 常温下， Al - Si 二元系仅形成α和β相。通常把共晶中的β相称为共晶硅， 在铸态下， 未经变质处理的共晶硅呈粗大的片状。共晶和过共晶合金组织中的β相称为初晶硅。铸态下未经变质处理的初晶硅呈粗大的块状和板状。粗大的β相很脆， 若不经变质处理， 含β相多的铝硅合金不能在工业上得到实际应用。 铸态组织 共晶硅的变质处理 概念 所谓变质处理是在熔融合金中加入少量的一种或几种元素（或加化合物起作用而得），改变合金的结晶组织，共晶体中的硅相由原来的粗大片状变为细小纤维状，从而改善机械性能。 方法 生产上常在合金液中加入氟化纳与氯盐的混合物来进行变质处理，加入微量的纯钠、锶等也有同样效果。 过共晶铝硅合金中初生硅的变质 初生硅的变质 亚共晶铝合金中初生α相的细化 变质方法 在纯铝和铝合金中加入少量Ti、Zr、B等元素。 变质机理 形成高熔点的固相质点（Al3Ti、Al3Zr和TiB2等），具有与纯Al相同的晶格类型和相近的晶格参数，可作为其结晶的异质核心。 三 实验流程 得到不同条件下的铸件（变质前和变质后） 锯切成小的金相试样块 粗磨、细磨、抛光、浸蚀 金相观察 撰写实验报告 四 注意事项 所有用的模具、工具必须烘干 所用的覆盖剂、精炼剂要烘干 千万勿用手直接接触熔炼工具、模具，先试探，再操作。 五 实验报告 根据熔体净化处理的基本原理，讨论有哪些熔体净化方法。 给出本组实验中观察到合金变质前后的金相组织，试讨论Al-Sr中间合金变质Al-Si合金的机理。 * * 式中[H]-溶于铝中氢的浓度；Ks-氢的溶解度系数；T-热力学温度；A、B-常数，对铝合金而言，不同的合金类和不同的成分，其数值各不相同。 气体溶解度的Sieverts西华特定律 应尽量降低铝液表面上的氢分压，为此可采用真空处理。 向铝液中吹入惰性气体，以在其内形成氢分压起始为零的气泡来降低含氢量。 当Wsi＜12.6％时 α(Al)＋(α+β)共晶体 当Wsi＞12.6％时 β(Si)+(α+β)共晶体 硅相在自发非控制生长条件下会长成片状 变质前初生硅晶体长成粗大厚板片状 用磷变质处理能细化初生硅 Al-Si过共晶合金（含22％Si）铸态组织（金属型） 一类是赤磷或含赤磷的混合变质剂； 另一类是含磷的中间合金（Cu-P）。 变质剂分类 形成AlP作为初生硅结晶的异质核心，使初生硅细化。 磷变质机制 * * Al-12.6Si为共晶成分，实验中用到的ZL102铝合金为Al-12Si。 *