實(shí)驗二鋁合金的精煉變質(zhì)處理實(shí)用教案

1、一 實(shí)驗(shyn)目的 熟悉鋁合金的精煉工藝特點(diǎn)(tdin)，通過實(shí)踐了解精煉處理對鋁合金組織和性能的影響。 學(xué)習(xí)鋁合金變質(zhì)處理工藝，了解變質(zhì)處理對鋁合金組織和性能的影響。 第1頁/共16頁第一頁，共16頁。二 基本知識簡介(jin ji) 熔煉過程中，熔體中存在氣體、夾雜物及其他雜質(zhì)等，影響純潔度，使鑄錠產(chǎn)生氣泡、氣孔、夾雜、疏松、裂紋等缺陷(quxin)，對鑄錠的加工性能及制品強(qiáng)度、塑性、抗蝕性和外觀品質(zhì)有顯著影響。 氫含量通常在0.150.2cm3/100g(Al)以下，一些特殊要求的航空材料應(yīng)在0.1cm3/100g(Al)以下。 第2頁/共16頁第二頁，共16頁。鋁合金中的氣體(q

2、t) 能溶解于鋁合金的氣體主要是氫（其余是少量的CO等）； 氫主要來自鋁-水氣反應(yīng)，在熔煉中由于(yuy)該反應(yīng)不可避免地將氫帶入鋁液。第3頁/共16頁第三頁，共16頁。鋁液中氣體和氧化夾雜(jiz)的來源 氫氣來源： 潮濕、帶油污的爐料、Al2O3表面(biomin)吸附水汽及氫，攪拌時帶入鋁液；鋁液表面(biomin)吸附水。 氧化夾雜來源： 表面(biomin)氧化膜、空氣、水汽等被攪入鋁液中。 第4頁/共16頁第四頁，共16頁。鋁合金的精煉(jnglin)原理 BTAKPKHsHs/2式中H-溶于鋁中氫的濃度(nngd)；Ks-氫的溶解度系數(shù)；T-熱力學(xué)溫度；A、B-常數(shù)，對鋁合金而言

3、，不同的合金類和不同的成分，其數(shù)值各不相同。氣體(qt)溶解度的Sieverts西華特定律應(yīng)盡量降低鋁液表面上的氫分壓，為此可采用真空處理。 向鋁液中吹入惰性氣體，以在其內(nèi)形成氫分壓起始為零的氣泡來降低含氫量。第5頁/共16頁第五頁，共16頁。鋁合金的組織(zzh) 常溫下， Al - Si 二元系僅形成和相。通常把共晶中的相稱為共晶硅， 在鑄態(tài)下， 未經(jīng)變質(zhì)處理的共晶硅呈粗大的片狀。共晶和過共晶合金組織(zzh)中的相稱為初晶硅。鑄態(tài)下未經(jīng)變質(zhì)處理的初晶硅呈粗大的塊狀和板狀。粗大的相很脆， 若不經(jīng)變質(zhì)處理， 含相多的鋁硅合金不能在工業(yè)上得到實(shí)際應(yīng)用。第6頁/共16頁第六頁，共16頁。鑄態(tài)組織

4、(zzh)當(dāng)Wsi12.6時 (Al)(+)共晶體 當(dāng)Wsi12.6時 (Si)+(+)共晶體第7頁/共16頁第七頁，共16頁。硅相在自發(fā)非控制(kngzh)生長條件下會長成片狀第8頁/共16頁第八頁，共16頁。共晶(n jn)硅的變質(zhì)處理 概念 所謂(suwi)變質(zhì)處理是在熔融合金中加入少量的一種或幾種元素（或加化合物起作用而得），改變合金的結(jié)晶組織，共晶體中的硅相由原來的粗大片狀變?yōu)榧?xì)小纖維狀，從而改善機(jī)械性能。 方法 生產(chǎn)上常在合金液中加入氟化納與氯鹽的混合物來進(jìn)行變質(zhì)處理，加入微量的純鈉、鍶等也有同樣效果。第9頁/共16頁第九頁，共16頁。過共晶鋁硅合金(hjn)(hjn)中初生硅的變

5、質(zhì)變質(zhì)前初生硅晶體(jngt)長成粗大厚板片狀用磷變質(zhì)處理能細(xì)化初生硅Al-Si過共晶(n jn)合金（含22Si）鑄態(tài)組織（金屬型）第10頁/共16頁第十頁，共16頁。初生(ch shn)(ch shn)硅的變質(zhì)一類(y li)是赤磷或含赤磷的混合變質(zhì)劑；另一類(y li)是含磷的中間合金（Cu-P）。變質(zhì)變質(zhì)(bin zh)劑分類劑分類形成AlP作為初生硅結(jié)晶的異質(zhì)核心，使初生硅細(xì)化。磷變質(zhì)機(jī)制磷變質(zhì)機(jī)制第11頁/共16頁第十一頁，共16頁。變質(zhì)方法(fngf)在純鋁和鋁合金中加入少量Ti、Zr、B等元素。變質(zhì)機(jī)理 形成高熔點(diǎn)的固相質(zhì)點(diǎn)（Al3Ti、Al3Zr和TiB2等），具有與純Al相同的晶格類型和相近的晶格參數(shù)，可作為其結(jié)晶的異質(zhì)核心。第12頁/共16頁第十二頁，共16頁。三 實(shí)驗(shyn)流程 得到不同條件下的鑄件（變質(zhì)前和變質(zhì)后） 鋸切成小的金相試樣塊 粗磨、細(xì)磨、拋光、浸蝕 金相觀察(gunch) 撰寫實(shí)驗報告第13頁/共16頁第十三頁，共16頁。四 注意事項 所有用的模具、工具必須烘干 所用的覆蓋劑、精煉(jnglin)劑要烘干 千萬勿用手直接接觸熔煉工具、模具，先試探，再操作。第14頁/共16頁第十四頁，共16頁。五 實(shí)驗報告 根據(jù)熔體凈化處理的基本原理，討論有哪些熔體凈化方法。 給出本組實(shí)驗中觀察(gunc