金属熔炼与铸造总结

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有色金属熔炼与铸锭

有色金属熔炼与铸锭

有色金属熔炼与铸锭有色金属是指除了铁之外的金属,包括铜、铝、镁、锌、铅等。

这些金属在工业和日常生活中都有广泛的应用,因此其熔炼和铸造技术也非常重要。

本文将介绍有色金属熔炼和铸锭的基本原理和流程。

一、有色金属熔炼有色金属熔炼是将固态金属加热至液态并进行加工的过程。

有色金属熔炼通常采用电炉、燃气炉或高频感应炉等加热设备。

在熔炼过程中,有色金属会发生氧化、蒸发和挥发等反应,因此需要加入熔剂和保护气体来控制反应的发生。

1. 熔剂熔剂是一种能够与金属氧化物反应生成氧化还原剂的物质。

在熔炼过程中,熔剂可以吸收金属表面的氧化物,并将其还原为金属。

熔剂的选择要根据金属的特性和熔剂的成分来确定。

以铝为例,铝的氧化物(Al2O3)在高温下很难还原为金属铝。

因此,需要加入熔剂(如纯碳或氟化铝钠等)来将氧化物还原为铝。

另外,熔剂还可以调节熔炼温度、改善金属的流动性和减少金属表面的氧化。

2. 保护气体保护气体是一种用于保护金属表面不受氧化的气体。

在熔炼过程中,金属表面会受到空气中的氧化物的影响,导致氧化和污染。

因此,需要加入保护气体,如氮气、氩气、氢气等,来隔绝金属和空气的接触。

以铜为例,铜熔点较低,容易氧化,因此需要使用保护气体来防止氧化。

常用的保护气体是氢气,因为氢气可以还原铜表面的氧化物,并且不会对铜产生污染。

二、有色金属铸造有色金属铸造是将熔化的金属倒入模具中,使其冷却固化成型的过程。

有色金属铸造通常采用砂型铸造、永久模铸造、压铸和注射成型等方法。

1. 砂型铸造砂型铸造是将熔化的金属倒入沙子制成的模具中,使其冷却固化成型的方法。

砂型铸造可以制造大型和复杂的零件,但是生产周期较长,成本较高。

2. 永久模铸造永久模铸造是将熔化的金属倒入金属模具中,使其冷却固化成型的方法。

永久模铸造可以制造高精度、高表面质量和高产量的零件,但是模具成本较高。

3. 压铸压铸是将熔化的金属注入压铸机中,经过高压快速冷却成型的方法。

压铸可以制造高精度、高表面质量和高产量的零件,但是一般只适用于小型和中型零件。

中南大学有色金属熔炼与铸锭重点整理

中南大学有色金属熔炼与铸锭重点整理
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。 以 ZL102 合金为例,分析其组织形态在变质处
也大。 其他因素 使用不同的炉型,其熔池形状、面积
和加热方式不同,氧化烧损程度也不同;在其他 条件一定时,熔炼时间越长,氧化烧损也越大。 降低氧化烧损的方法: 选择合理炉型 采用合理的加料顺序和炉料处理工艺 采用覆盖剂 正确控制炉温 正确控制炉气性质 合理的操作方法 加入少量α>1 的表面活性元素。
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,下同)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,再添加少量其他元素形成的多元合金系组 成的。
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。

铸造工艺原理和总结

铸造工艺原理和总结

铸造工艺原理和总结一、实质、特点及应用1.铸造定义是指熔炼金属、制造铸型、并将熔融金属浇注入铸型内、凝固后获得一定形状和性能铸件的成形方法。

铸造实质:是利用熔融金属的流动性能实现成形。

铸件:用铸造方法得到的金属零件。

铸型:形成铸件形状的工艺装置。

2.铸造的特点1)成形方便、适应性强•尺寸、形状不受限制长度从几mm-20m;厚度从0.5-500mm;重量从几克-几百吨;•材料的种类和零件形状不受限制。

2)生产成本较低(与锻造比)•设备费用低;•减少加工余量,节省材料;•原材料来源广泛。

3)组织性能较差•晶粒粗大、不均匀;•力学性能差;-工序繁多、易产生铸造缺陷。

4)工作条件差、劳动强度大。

3、铸造的应用1)形状复杂、特别是具有复杂内腔的零件:箱体、缸体和壳体;2)尺寸大、质量大的零件,如床身、重型机械零件;3)力学性能要求不高,或主要承受压应力作用的零件,如底座、支架;4)特殊性能要求的零件,如球磨机的磨球、拖拉机的链轨。

4、铸造成形的基本工序二、金属的铸造性能——是指金属材料铸造成形的难易程度。

评价指标:流动性和收缩性。

(一)流动性——是指熔融金属有流动能力1、表示方法螺旋试样长度L,如L铸钢=20mm,L铸铁=1800mm,铸铁的流动性比铸钢好。

2、影响流动性的因素1)化学成分:共晶合金最好,纯金属差;2)浇注温度:T浇愈高,保温时间愈长,流动性愈好,但收缩性大和浇毁铸型。

经验:“高温出炉,低温浇注”。

3)铸型类别影响铸型蓄热能力和透气性;如、干砂型〉湿砂型>金属型。

4)铸型结构简单、壁厚的铸型〉复杂、壁薄的铸型。

3、流动性对铸件质量的影响流动性好:铸件形状完整、轮廓清晰;利于气体和夹杂物上浮排出和补偿;流动性不好:产生浇不到和冷隔、气孔和夹杂等缺陷。

4、防止流动性不好缺陷方法调整化学成分、提高浇注温度和改善铸型条件。

(二)收缩性——指浇注后熔融金属逐渐冷却至室温时总伴随着体积和尺寸缩小的特性。

铝合金熔炼与铸造技术

铝合金熔炼与铸造技术

铝合金熔炼与铸造技术一、引言铝合金是一种重要的结构材料,具有轻质、高强度和良好的耐腐蚀性能,在航空航天、汽车制造、建筑工程等领域广泛应用。

铝合金的制备过程中,熔炼与铸造技术起到关键作用,本文将对铝合金熔炼与铸造技术进行详细探讨。

二、铝合金熔炼技术2.1 熔炼原料准备熔炼铝合金的原料主要包括铝、合金元素和辅助材料。

铝采用高纯度的铝锭,合金元素可以通过添加铝合金粉末或其他化合物来实现。

辅助材料包括熔剂、脱气剂等。

这些原料的准备对于保证铝合金的成分和质量非常重要。

2.2 熔炼设备和工艺熔炼铝合金的常用设备有电阻加热炉、感应加热炉和气体燃烧炉等。

其中,感应加热炉在铝合金熔炼中应用最广泛,具有加热速度快、能耗低和温度控制准确等优点。

熔炼工艺包括预热、熔化、调温和净化等步骤,其中净化技术对于铝合金的纯净度和性能起到重要作用。

2.3 熔炼过程控制与优化熔炼过程中,熔体温度、保温时间、搅拌方式等因素对铝合金的成分和组织结构有重要影响。

熔炼过程需要进行温度控制、气氛控制和搅拌控制等,以确保铝合金的成分均匀、杂质含量低。

三、铝合金铸造技术3.1 铸造方法铝合金的常用铸造方法包括压铸、重力铸造、低压铸造和砂型铸造等。

压铸是最常用的铸造方法,适用于生产复杂形状和尺寸精度要求高的铝合金件。

重力铸造适用于大型铝合金零部件的生产,低压铸造适用于长条状和壳状铝合金件的生产,砂型铸造适用于非常大型和特殊形状的铝合金件的生产。

3.2 铝合金铸造过程铝合金的铸造过程主要包括熔炼、准备模具、浇注、冷却和后处理等步骤。

熔炼过程中,需要根据具体合金配方和要求,控制熔体温度、浇注温度和浇注速度等参数。

准备模具是确保铸造件尺寸和表面质量的重要环节。

浇注过程需要保证熔体充分填充模腔,并避免气孔和缺陷的产生。

冷却过程中需控制冷却速率,以避免铝合金件出现应力和变形。

3.3 铝合金铸造工艺改进为了提高铝合金铸造件的质量和效率,可以采取一些工艺改进措施。

中南大学熔炼与铸造综合笔记

中南大学熔炼与铸造综合笔记

第一部分有色金属熔炼的基本原理第一章:金属的氧化、挥发和除渣精炼一、响氧化烧损的因素及降低烧损的方法1、影响因素:(1) 金属及其氧化物的性质:与氧的亲和力越大,烧损就越大致密度越大,则烧损就越大(2) 熔炼温度越高,氧化反应就越厉害,烧损也就越严重(3) 炉气性质:炉气的氧化性强,一般烧损程度也大对于Cu熔炼来说,CO2、H2O呈中性,但有时H2O会有烧损影响,H2、CO 呈还原性。

Cu+H2O=Cu2O+H2(4) 其它因素:炉料的块度越大,烧损程度就越大;熔炼时间越长,烧损程度也会越大;2、降低氧化烧损的方法从分析影响氧化烧损的诸因素可以看出,当所熔炼的合金一定时,主要从熔炼设备和熔炼工艺两方面来考虑。

(1) 选择合理炉型:尽量选用熔池面积较小、加热速度快的熔炉。

(2) 采用合理的加料顺序和炉料处理工艺:易氧化烧损的炉料应加在炉料下层或待其他炉料熔化后再加入到熔体中,也可以中间合多形式加入。

(3) 采用覆盖剂(4) 正确控制炉温(5) 正确控制炉气性质:对于氧化精炼的紫铜及易于吸氢的合金,宜采用氧化性炉气。

在紫铜熔炼的还原阶段及无氧铜熔炼时,宜用还原性炉气,并且用还原剂还原基体金属氧化物。

(6) 合理的操作方法:例如熔炼含铝、硅的青铜时,应注意操作方法,避免频繁搅拌,以保持氧化膜完整。

(7) 加入少量α>1的表面活性元素,其目的是改善熔体表面氧化膜的性质,能有效地降低烧损。

二、减少杂质污染金属的途径1、选用化学稳定性高的耐火材料。

紫铜、黄铜、硅青铜、锡青铜可用硅砂炉衬。

2、要可能条件下采用纯度较高的新金属料以保证某些合金纯度的要求。

3、火焰炉应选用低硫燃料4、所有与金属炉料接触的工具,尽可能采用不会带入杂质的材料制作,或用适当涂料保护好。

5、变料或转换合金时,应根据前后两种合金的纯度和性能的要求,对熔炉进行必要的清洗处理。

6、注意辅助材料的选用。

7、加强炉料管理,杜绝混料现象。

三、金属的脱氧所谓脱氧就是向金属液中加入与氧亲和力比基金属与氧亲和力更大的物质,将基体金属氧化物还原,本身形成不溶于金属熔体的固态、液态或气态脱氧产物而被排除的工艺过程。

手工铸造实验报告总结(3篇)

手工铸造实验报告总结(3篇)

第1篇一、实验背景手工铸造作为一种古老的金属加工技术,在我国有着悠久的历史。

它通过将金属熔化后倒入预先准备好的模具中,待金属凝固后形成所需的形状。

本次实验旨在通过手工铸造的方法,让学生了解和掌握铸造的基本原理、工艺过程及注意事项,提高学生的实践操作能力和创新思维。

二、实验目的1. 了解手工铸造的基本原理和工艺过程;2. 掌握铸造工具和设备的使用方法;3. 学会熔炼金属、浇注、冷却和清理等操作;4. 分析铸造过程中可能出现的缺陷,并提出改进措施。

三、实验内容及步骤1. 准备工作:选择合适的金属材料,如铝、铜、锌等;准备铸造模具、熔炉、浇注系统、冷却设备等。

2. 熔炼金属:将金属放入熔炉中,加热至熔化状态。

注意控制温度,防止金属氧化。

3. 浇注:将熔化的金属倒入预先准备好的模具中。

注意控制浇注速度,防止气泡和夹杂物的产生。

4. 冷却:将模具放置在冷却设备上,等待金属凝固。

注意控制冷却速度,防止铸件产生热裂和变形。

5. 清理:将铸件从模具中取出,清理表面的砂粒、氧化皮等杂质。

6. 性能测试:对铸件进行力学性能、金相组织等方面的测试,分析其质量。

四、实验结果与分析1. 铸造过程顺利,铸件形状、尺寸基本符合要求。

2. 铸件表面质量较好,无明显砂眼、气孔等缺陷。

3. 铸件力学性能达到设计要求,金相组织符合预期。

4. 部分铸件出现轻微的热裂现象,经分析,可能是冷却速度过快或模具设计不合理所致。

五、实验总结1. 手工铸造是一种重要的金属加工方法,具有操作简便、成本低廉等优点。

2. 在实验过程中,要严格遵守操作规程,确保实验安全。

3. 熔炼金属时,要注意控制温度,防止金属氧化。

4. 浇注过程中,要控制浇注速度,避免气泡和夹杂物的产生。

5. 冷却过程中,要控制冷却速度,防止铸件产生热裂和变形。

6. 铸造模具的设计对铸件质量有很大影响,要充分考虑模具的刚度和强度。

7. 通过本次实验,使学生掌握了手工铸造的基本原理和工艺过程,提高了实践操作能力。

铝合金熔炼与铸造

铝合金熔炼与铸造

铝合金熔炼与铸造铝合金是一种常见且广泛使用的金属材料,具有较低的密度、良好的导热性和耐腐蚀性,因此在许多行业中得到了广泛的应用。

铝合金的熔炼和铸造是制造铝合金制品的关键步骤。

本文将介绍铝合金熔炼和铸造的基本原理、工艺和注意事项。

一、铝合金熔炼1.1 熔炼原理铝合金熔炼的主要原理是将铝及其他合金元素加热至其熔点,使其融化成液态,以便进行后续的铸造工艺。

铝的熔点较低,约为660°C,因此相对较容易熔化。

而其他合金元素的加入可以改变铝合金的性质,例如提高其强度、耐腐蚀性或者改善加工性能。

1.2 熔炼工艺铝合金熔炼工艺一般分为两种:批量熔炼和连续熔炼。

批量熔炼是将一定量的铝和其他合金元素加入炉内,通过加热熔化成液态,并进行充分混合。

这种方法适用于小规模生产,常用的炉型有电阻炉和燃气炉。

而连续熔炼是将铝合金材料加入熔炉的顶部,通过炉内的加热和熔化过程,使得底部的液态铝合金不断流出。

这种方法适用于大规模生产,常用的炉型有回转炉和隧道炉。

1.3 熔炼注意事项在铝合金的熔炼过程中,需要注意以下几个方面。

首先,炉内的温度需要控制在适当的范围内,以避免过度燃烧或者过度冷却。

其次,需要保持良好的熔炼环境,防止氧气、水分或杂质等对炉内材料的影响。

最后,在加入其他合金元素时,需要根据配比和工艺要求进行准确的添加,以保证最终铝合金的性能。

二、铝合金铸造2.1 铸型设计铝合金铸造的第一步是进行铸型设计。

铸型设计的目的是根据最终产品的形状和要求,确定合适的铸造方法和材料,以及适当的铸型结构。

常见的铸型结构有砂型、金属型和陶瓷型等。

其中砂型是最常用的铸造方法,可以应用于各种形状和尺寸的产品。

2.2 铸造工艺铝合金的铸造工艺可以分为传统铸造和压铸两种。

传统铸造是将熔融的铝合金液体倒入铸型中,并通过自然冷却形成最终产品。

这种方法适用于小批量生产,但精度和表面光滑度相对较低。

压铸是将高压液压机将铝合金液体注入铸型中,通过压力传递和快速冷却,实现快速成型。

合金铸造实验报告总结(3篇)

合金铸造实验报告总结(3篇)

第1篇一、实验目的本次合金铸造实验旨在通过实际操作,使学生了解和掌握合金铸造的基本原理、工艺流程以及影响铸造质量的因素。

通过实验,使学生能够熟练运用铸造技术,提高实际操作能力,为今后的工作打下坚实的基础。

二、实验内容1. 合金熔炼:了解不同合金的熔点、熔炼方法以及熔炼过程中的注意事项。

2. 合金铸造:学习铸型制作、浇注、冷却、脱模等铸造工艺。

3. 铸造缺陷分析:观察和分析实验中出现的铸造缺陷,如缩孔、裂纹、夹杂物等,了解其产生原因和预防措施。

4. 铸造性能测试:对铸造样品进行力学性能、金相组织等方面的测试,评估铸造质量。

三、实验过程1. 合金熔炼:按照实验要求,选取合适的合金材料,通过电弧炉进行熔炼。

在熔炼过程中,注意控制熔炼温度、熔炼时间以及熔体保护措施,以确保合金成分的均匀性。

2. 铸型制作:根据样品形状和尺寸,选用合适的铸型材料,制作出符合要求的铸型。

在铸型制作过程中,注意铸型的刚度、透气性和尺寸精度。

3. 浇注:将熔炼好的合金液倒入铸型中,注意控制浇注速度和温度,避免产生浇注缺陷。

4. 冷却与脱模:根据合金性质和铸型材料,确定合理的冷却速度。

冷却过程中,注意防止铸件变形和裂纹。

待铸件冷却至室温后,进行脱模。

5. 铸造缺陷分析:对实验中出现的铸造缺陷进行观察和分析,总结产生原因,并提出预防措施。

6. 铸造性能测试:对铸造样品进行力学性能、金相组织等方面的测试,评估铸造质量。

四、实验结果与分析1. 合金熔炼:实验过程中,成功熔炼了多种合金,如铝合金、铜合金等。

通过控制熔炼温度和熔炼时间,确保了合金成分的均匀性。

2. 铸型制作:根据实验要求,制作出符合要求的铸型,保证了铸件的尺寸精度和形状。

3. 铸造缺陷:在实验过程中,出现了一些铸造缺陷,如缩孔、裂纹、夹杂物等。

通过分析,发现这些缺陷主要是由熔炼、铸型制作、浇注、冷却等因素引起的。

针对这些缺陷,提出了相应的预防措施。

4. 铸造性能:对铸造样品进行力学性能、金相组织等方面的测试,结果表明,实验中铸造的合金具有良好的性能。

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一 金属熔化特性●熔炼四性及判定依据:a 氧化性:由金属与氧的亲和力决定,金属与1mol 氧反应生成的金属氧化物的自由焓变量为氧化物标准生成自由焓变量△G ☉,其越小,还有氧化物的分解压Po2和氧化反应生成热△H ☉越小,代表金属与氧亲和力越大,金属氧化趋势越大,程度越高,金属氧化物越稳定b 吸气性:由金属与气体的亲和力决定,即溶解度,它与金属和气体性质、气体分压、温度、合金元素有关。

C=K √P —平方根定律,双原子气体在金属中溶解度与其分压的平方根成正比;气体分压一定时,C=K e (−E2RT) 溶解热为正时。

溶解度随温度升高而增大,与气体有较大亲 和力的合金元素会增大气体溶解度。

各种因素得到㏒C=-AT +B+0.5㏒Pc 挥发性:平衡时,气相中金属的蒸气分压为该温度的饱和蒸气压,蒸气压越高,越易挥发。

外压一定,纯金属的蒸气压随温度的升高的增大,挥发趋势增强;炉膛压力越小,金属挥发速率增大,这是因为真空度高,质点碰撞概率少,回凝速率减少,挥发加速;蒸气压大、蒸发热小、沸点低的金属和合金易挥发损失。

d 吸杂性:●金属氧化热力学及判据:熔炼温度范围,氧化反应在热力学上为自动过程。

在标准状态下,金属的氧化趋势、氧化顺序和可能的氧化程度,一般可用氧化物的标准生成自由焓变量ΔG ,分解压 pO2 或氧化物的生成热ΔH 作为判据。

通常ΔG 、ΔH 或 pO2 越小,金属氧化趋势越大、越先被氧化、可能的氧化程度越高,氧化物越稳定。

●金属氧化动力学机理:氧化环节及过程:氧由气相通过边界层向氧/氧化膜界面扩散(外扩散)→氧通过固体氧化膜向氧化膜/金属界面扩散(内扩散)→在氧化膜/金属界面上发生界面化学反应。

①P -B 比即氧化膜致密性系数(α),即氧化物的分子体积与形成该氧化物的金属原子体积之比来衡量氧化膜性质,当α>1氧化膜致密,连续,有保护性,扩散阻力增大,内扩散成为控制性环节(铝、Be ),α<1氧化膜疏松多孔,无保护性,结晶化学反应为控制性环节(碱金属)α>>1氧化膜十分致密。

内应力很大,会周期性破裂,非保护性。

②反应温度,低温氧化过程受化学反应控制,高温受扩散控制,③反应面积越大,氧化速率越大●熔体中气体存在形态及来源,吸气的过程及影响因素。

形态:固溶体、化合物、气孔来源:金属原料自带和与熔体接触的炉气、溶剂、工具带入的水分你和碳氢化合物过程:①气体分子碰撞到金属表面;②在金属表面上气体分子离解为原子;③以气体原子状态吸附在金属表面上;④气体原子扩散进入金属内部,前三个是吸附阶段 随温度升高,物理吸附减弱,化学吸附加快,但一定温度后达最大,最后一个是扩散阶段,即气体从浓度高的表面向浓度低的内部过程运动的过程,浓度差越大,温度越高,扩散速度越快。

影响因素:金属吸气速度主要决定于气体的扩散速度。

由菲克第一扩散定律和平方根定律可知,气体分压越大,温度越高,扩散系数越大,金属吸气速度就越快。

气体分压越大,气体在金属表面的浓度就越高,故气体在金属中的浓度梯度越大,致使扩散速度加快。

金属中气体的扩散系数与合金元素有关。

例如:镁和钛都显著降低氢在铝液中的扩散系数。

在熔炼一定成分的合金时,熔体的实际含气量主要取决于熔炼工艺和操作流程。

首先是尽可能减少金属吸气,严防水分和氢的载体接触炉料或熔体;然后配合以有效的脱气措施,尽可能降低金属熔体的含气量。

应对措施: 在熔炼一定成分的合金时,熔体的实际含气量主要取决于熔炼工艺和操作。

首先是尽可能减少金属吸气,严防水分和氢的载体接触炉料或熔体;然后配合以有效的脱气措施,尽可能降低金属熔体的含气量。

●气体的溶解度及影响因素:金属和气体的性质: 金属吸气的能力是由气体与金属的亲和力决定的。

在一定温度和压力下,气体在金属中的溶 解度是金属与气体亲和力大小的标志。

金属与气体的亲和力不同,气体在金属中的溶解度也 不同。

在熔点温度,无论是固态或是液态,氢在铁、镍、镁、钛、锆等金属中的溶解度都比 在铝和铜中的高。

同时,金属在相变温度时,氢的溶解度变化较大。

因此,在金属凝固时, 过饱和的氢就会析出,此时最易在铸锭中形成气孔。

在凝固温度范围的金属中,固液态含气 量相对变化值越大,则金属铸锭中越易形成气孔缺陷。

蒸汽压高的金属,由于具有挥发去吸 附作用,会显著降低其他在金属中的溶解度。

气体的分压: 双原子气体在金属中的溶解度与其分压的平方根成正比。

在含有水蒸气的炉气中,即使水蒸 气的含量甚微,也足以使铝、镁中的氢含量增加。

温度: 温度对溶解度的影响取决于溶解热。

当溶解热为正值吸热时,溶解度随温度升高而增大,以 原子状态溶解于金属熔体的气体都如此。

当气体能与金属形成化合物且熔解热为负(即放热 反应)时,其溶解度随温度升高而降低。

合金元素: 在实际的多元系合金熔体中,气体的溶解度除受制于气体的温度和分压外,还在一定程度上 受到合金成分的影响。

与气体有较大亲和力的合金元素,通常会使合金中的气体溶解度增大; 与气体亲和力较小的合金元素则相反。

●影响金属挥发的因素和降低挥发损失的方法。

因素:①熔体温度:外压一定,纯金属的蒸气压随温度的升高的增大,挥发趋势增强;②炉膛压力:一般炉膛压力越小,金属挥发速率增大;③金属及合金元素:同一温度下纯金属蒸气压大,蒸发热小,沸点低的金属易挥发损失;该组元在合金中的含量,其他元素对其活度系数影响,增大活度系数的合金元素,增大损失。

④.其他因素:与金属处于高温液态的时间、金属的比表面积和氧化膜的性质有关。

金属处于高温液态的时间越长,比表面积越大,搅拌及扒渣次数越多,其挥发损失也越大。

熔体表面有致密氧化膜或溶剂及炉渣覆盖时,可降低挥发损失。

反之,在还原性炉气中熔炼时,由于熔体表面无保护性氧化膜,挥发损失会加大。

方法:和降低氧化烧损一样,还有①易挥发元素在脱氧或熔炼后期加入,②在真空熔炼时,用较高真空度来提高精炼效果和降低氧化烧损。

③充入惰性气体来减少挥发损失和准确控制合金成分。

●金属熔体中夹杂来源和减少杂质污染途径来源:金属中的杂质除来自金属炉料外,在熔炼过程中还可能从炉衬、炉渣或炉气中吸收。

旧料的多次重熔,其吸收的杂质可能积累起来。

●减少杂质污染途径1.选用化学稳定性高的耐火材料;2.在可能的条件下才用纯度较高的新金属料以保证某些合金的纯度要求;3.火焰炉应选用低硫燃料;4.所有与金属炉料接触的工具,尽可能采用不会带入 杂质的材料制作,或用适当的涂料保护好;5.变料或转换合金时,应根据前后两种合金的纯度和性能要求,对熔炉进行必要的清洗处理;6.注意辅助材料的选用;7.将强炉料管理,杜绝混料现象。

●金属在熔炼过程中会发生高温氧化熔损,叙述影响金属氧化的因素及降低氧化的方法。

因素:金属及氧化物的性质 纯金属氧化烧损的大小主要取决于金属的亲和力和表面氧化膜的性质。

熔炼温度 熔炼温度越高,氧化烧损就越大。

炉气性质 炉气的氧化性强,一般氧化烧损程度也大。

其他因素 使用不同的炉型,其熔池形状、面积和加热方式不同,氧化烧损程度也不同;在其他条件一定时,熔炼时间越长,氧化烧损也越大。

方法:选择合理炉型,采用合理的加料顺序和炉料处理工艺,采用覆盖剂,正确控制炉温,正确控制炉气性质,合理的操作方法,加入少量α>1的表面活性元素。

●金属熔炼时的熔损有哪几种,怎么减少熔损? 金属熔损是指熔炼过程中,金属的挥发、氧化烧损、与炉衬作用的消耗等全部损耗的总 和。

除①挥发、②氧化烧损外,还有:③熔融金属或金属氧化物与炉衬材料之间的化学作用, 造成的损耗,④金属在熔炼时,熔融金属因静压力作用可能渗入炉衬缝隙,而导致高温区局 部熔化,造成的损耗,⑤机械混入渣中的金属,以及扒渣、飞溅等造成的损耗。

减少熔损:①选择合理炉型,②制定合理的规程、工艺和顺序,③正确选择覆盖剂或熔 剂,④ 正确控制炉温,⑤ 正确控制炉气性质,一般以控制微氧化性气氛较好,⑥碎屑散料●氧化过程的几个环节: 1.外扩散;2.内扩散;3.界面化学反应 控制性环节:内扩散和界面化学反应两个环节哪一个是控制环节,取决于氧化膜的性质。

而 氧化膜的性质主要是其致密度,它可以用 Pilling -Bedworth 比(P -B 比)α,即氧化膜致密性 系数来衡量。

α定义为氧化物的分子体积 VM 与形成该氧化物的金属原子体积 VA 之比,及α =VM/VA 各种金属由于其氧化膜结构不同,对氧扩散的阻力不一样,因而氧化反应的控制性环节及氧 化速率随着时间变化的规律也各不相同。

当α>1 时,生成的氧化膜一般致密,连续,有保 护性作用。

当α<1 时,氧化膜疏松多孔,无保护性。

二熔体净化技术(除渣+氧化+脱氧+脱气) ●减少铸锭中非金属夹渣的主要方法 防止或减少非金属夹渣物的有效措施,是尽可能彻底的精炼去渣,适当提高浇注温度和降低浇注速度,供流平稳均匀,工模具保持干燥等。

静置澄清法(此法适用于金属熔体与非金属夹杂物密度差较大,而夹杂物颗粒尺寸适中的合金),浮选法(利用通入熔体的惰性气体或加入的熔剂所产生的气泡在上浮过程中与悬浮的夹杂相遇时,夹杂被吸附到气泡表面的熔剂中去),熔剂法(通过熔剂与夹杂之间的吸附,溶解和化合作用而实现除杂),过滤法(网状过滤法、填充床过滤法、刚性微孔过滤法)。

●请叙述夹渣种类和来源和除渣精炼原理及应用。

种类:按夹渣的化学成分不同可分为氧化物、复杂氧化物、氮化物、硫化物、氯化物、氟化物、硅酸盐、碳化物、氢化物及磷化物等。

按夹渣的形状可分为薄膜状和不同大小的团块状或粒状夹渣。

来源:外来夹渣,由原材料带入的或在熔炼过程中进入熔体的耐火材料、溶剂、锈蚀产物、炉气中的灰尘以及工具上的污物等。

内生夹渣,在金属加热及熔炼过程中,金属与炉气和其他物质相互作用生成的化合物。

原理:A 比重差作用,当金属熔体在高温静置时,非金属夹杂物与金属熔体比重不同,因而产生上浮或下沉。

比重差作用原理主要适用于Cu 及Cu 合金中。

B 吸附作用,向金属熔体中导入惰性气体或加入溶剂产生的中性气体,在气泡上浮过程中,与悬浮状态的夹渣相遇时,夹渣便可能被吸附在气泡表面而被带出熔体。

通常适用于Al 及Al 合金中。

C 溶解作用,非金属夹杂物溶解于液态溶剂中后,可随溶剂的浮沉而脱离金属熔体。

适用于Al 及Al 合金中。

D 化合作用,化合作用是以夹渣和溶剂之间有一定亲和力并能形成化合物或络合物为基础的。

适用于熔炼温度较高的铜、镍等合金。

E 机械过滤作用,当金属熔体通过过滤介质时,对非金属夹杂物的机械阻挡作用。

过滤介质间的空隙越小,厚度越大,金属熔体流速越低,机械过滤效果越好。

适用于含有与熔体密度相差不大、粒度甚小而分散度极高的非金属夹杂物的金属。

●什么样的金属可以采用氧化精炼?1.基体金属的氧化物能溶解于自身金属液中,并能氧化杂质元素2.杂质元素氧化物不溶于金属液体中,并易与后者分离3.基体金属氧化物可用其他元素还原。

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