铸造铝合金熔炼原理和工艺
铸造铝合金的熔炼工艺
铸造铝合金的熔炼工艺
铸造铝合金的熔炼工艺一般包括以下几个步骤：
1. 材料准备：选择适合铸造铝合金的原材料，通常包括铝、合金元素和其他附加剂。
铝的纯度要求较高，合金元素根据合金配方进行选择。
2. 熔炼：将准备好的材料放入熔炉中进行熔炼。
熔炼温度根据不同的合金类型和铸造要求而变化，一般在600C至800C之间。
熔炼过程中，需要注意材料的均匀加热，搅拌破碎氧化层，并控制好熔炼温度和时间。
3. 清炼：熔炼完成后，需要进行清炼以去除杂质。
清炼一般包括除渣、除气等步骤，利用氮气等惰性气体进行喷吹，将杂质和气泡从熔液中排出。
4. 合金调质：铝合金需要进行合金调质以提高其力学性能。
合金调质一般包括固溶处理和时效处理两个步骤。
固溶处理是将合金加热至固溶温度，保持一定时间，使合金元素均匀溶解在铝中。
时效处理是在固溶处理后，将合金冷却到室温，在一定的温度下保持一定时间，使合金元素重新分布和形成细小的析出相，从而提高合金的强度和韧性。
5. 浇注：将熔融的合金倒入预先准备的铸型中。
在浇注过程中，需要控制好铸态温度、浇注速度和浇注压力，以确保铸件的质量。
6. 冷却：浇注后，铸件需要进行冷却。
冷却速度会影响铸件的晶粒大小和组织结构，因此需要根据不同的合金性能要求，选择合适的冷却方式。
7. 修磨和表面处理：冷却后的铸件需要进行去毛刺、修磨和表面处理等工艺，以提高铸件的表面质量和精度。
以上是铸造铝合金的一般熔炼工艺流程，具体操作步骤和参数设置会根据不同的铝合金材料和铸造要求而有所差异。
低压铝合金铸造工艺
低压铝合金铸造工艺低压铝合金铸造工艺是一种常用的铝合金制造方法，也被广泛应用于各个领域。
本文将介绍低压铝合金铸造工艺的基本原理、工艺流程、优点和应用领域等方面的内容。
一、低压铝合金铸造工艺的基本原理低压铝合金铸造工艺是指在一个密封的铸造腔体中，通过施加气压将熔化的铝合金从铸造炉中注入到铸型中，然后通过冷却凝固形成所需的铸件。
该工艺的基本原理是利用气压将熔化的铝合金从铸造炉中推送到铸型中，并通过冷却凝固固化形成铸件。
低压铝合金铸造工艺的流程一般包括以下几个步骤：1. 铝合金熔炼：将所需的铝合金料放入熔炉中进行熔炼，确保铝合金的纯度和成分符合要求。
2. 铸型制备：根据需要制作相应的铸型，一般采用砂型或金属型。
3. 铝液注入：将熔化的铝合金倒入铸造炉中，然后通过加压将铝液注入到预先准备好的铸型中。
4. 冷却凝固：在铸型中加压注入铝液后，等待一定的冷却时间，让铝液凝固成型。
5. 铸件取出：待铸件冷却后，打开铸型，取出成型的铸件。
三、低压铝合金铸造工艺的优点低压铝合金铸造工艺相比其他铸造方法具有以下优点：1. 成品质量高：低压铝合金铸造工艺可以实现较高的铸件准确性和表面质量，铸件的尺寸精度、表面光洁度和机械性能都能够满足要求。
2. 生产效率高：低压铝合金铸造工艺具有快速生产的特点，一次注塑可以得到多个铸件，生产效率较高。
3. 设备投资少：低压铝合金铸造工艺相对于其他铸造方法，设备投资相对较少，维护成本也较低。
4. 适用范围广：低压铝合金铸造工艺适用于各种铝合金铸件的制造，例如汽车零部件、航空航天零部件等。
四、低压铝合金铸造工艺的应用领域低压铝合金铸造工艺广泛应用于各个领域，特别是在汽车、航空航天、电子、机械等行业中得到了广泛的应用。
它可以制造各种复杂形状的铝合金零部件，如汽车发动机缸体、飞机发动机壳体、电子设备外壳等。
低压铝合金铸造工艺是一种高效、高质量的铸造方法，具有成本低、生产效率高、适用范围广等优点，被广泛应用于各个领域。
铝合金_实验报告
一、实验目的1. 掌握铝合金熔炼的基本原理和工艺流程。
2. 了解铝合金的铸造方法及其对性能的影响。
3. 通过性能测试，分析铝合金的力学性能。
二、实验原理铝合金是一种轻质高强度的金属材料，广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑等领域。
本实验主要研究铝合金的熔炼、铸造及性能测试。
1. 铝合金熔炼：将铝及其他合金元素加热至熔点，使其熔化并形成均匀的熔体。
2. 铝合金铸造：将熔化后的铝熔体浇注到铸模中，使其冷却凝固成铸锭或铸件。
3. 性能测试：通过拉伸试验、硬度测试等方法，分析铝合金的力学性能。
三、实验内容及步骤1. 实验材料：铝锭、合金元素、铸模、熔炼炉、浇注系统、拉伸试验机、硬度计等。
2. 实验步骤：（1）熔炼：将铝锭和合金元素放入熔炼炉中，加热至熔点，使铝及其他合金元素熔化。
（2）铸造：将熔化后的铝熔体浇注到铸模中，使其冷却凝固成铸锭。
（3）性能测试：① 拉伸试验：将铸锭加工成圆柱形试件，进行拉伸试验，测定试件的屈服强度、抗拉强度、延伸率等力学性能。
② 硬度测试：将铸锭加工成标准硬度试件，进行硬度测试，测定试件的布氏硬度。
四、实验结果与分析1. 熔炼结果：熔炼过程中，铝锭和合金元素熔化良好，熔体成分均匀。
2. 铸造结果：铸锭表面光洁，无气孔、裂纹等缺陷。
3. 性能测试结果：（1）拉伸试验：屈服强度为X MPa，抗拉强度为Y MPa，延伸率为Z %。
（2）硬度测试：布氏硬度为A HB。
根据实验结果，分析如下：1. 铝合金熔炼过程中，加热温度、保温时间、搅拌速度等因素对熔体质量有重要影响。
本实验中，加热温度控制在铝的熔点以上50～100℃，保温时间为30分钟，搅拌速度适中，保证了熔体质量。
2. 铸造过程中，铸模材料、浇注温度、冷却速度等因素对铸锭质量有重要影响。
本实验中，铸模材料为耐高温合金，浇注温度控制在铝的液相线温度以上，冷却速度适中，保证了铸锭质量。
3. 铝合金的力学性能与其成分、组织结构等因素有关。
铝合金熔炼与铸造 (2)
铝合金熔炼与铸造1.铝合金是一种重要的金属材料，具有优异的物理性能和机械性能，广泛应用于航天航空、汽车制造、建筑工程等领域。
铝合金熔炼与铸造是生产铝合金制品的关键步骤，本文将介绍铝合金熔炼与铸造的基本原理、常用工艺和注意事项。
2. 铝合金熔炼铝合金熔炼是将铝合金原料加热至熔点，并以一定方式进行熔炼的过程。
铝合金原料可以是铝锭、废铝或铝合金碎料，在熔炼过程中需要加入一定比例的熔剂和合金元素。
铝合金熔炼的目的是将原料熔化并混合均匀，以获得符合要求的铝合金液态材料。
2.1 熔炼设备铝合金熔炼通常使用电阻炉、感应炉或电弧炉等熔炼设备。
其中，电阻炉是最常用的熔炼设备之一。
电阻炉通过电流通过导体产生的电阻热进行熔炼，具有加热速度快、操作方便等优点。
感应炉则利用电磁感应的原理进行加热，加热效率高，适用于熔炼大批量的铝合金。
电弧炉则利用电弧的高温进行熔炼，适用于熔炼高温合金。
2.2 熔炼工艺铝合金熔炼的工艺通常包括预热、熔炼和保温三个阶段。
将熔炼设备预热至一定温度，然后将铝合金原料和熔剂放入炉中，并控制加热温度和时间，使原料熔化并混合均匀。
，保持一定温度，使铝合金保持液态状态，以备后续的铸造工艺使用。
2.3 熔炼注意事项在铝合金熔炼过程中需要注意以下几点：•安全操作：熔炼过程中需要戴上防护设备，避免接触高温液态金属和有害气体。
•熔化温度控制：严格控制熔化温度，过高的温度会导致铝合金组织不稳定，影响机械性能。
•熔炼时间控制：合适的熔炼时间可以保证原料充分熔化和混合均匀。
•熔剂和合金元素的添加：根据铝合金的要求添加适当比例的熔剂和合金元素，以调整铝合金的成分和性能。
3. 铸造过程铸造是将铝合金液态材料倒入铸型中，并经过凝固和冷却形成所需的铝合金制品的过程。
铸造过程可以分为压铸、重力铸造和砂型铸造等不同的铸造方法。
3.1 压铸压铸是一种通过高压将铝合金液态材料注入金属模具中，并经过快速凝固形成制品的铸造方法。
压铸具有生产效率高、制品精度高等优点，适用于生产复杂形状的铝合金制品。
铸造铝合金熔炼原理
γ-Al2O3 具有两面性：①和铝液接触的一面是致密的，可阻碍铝液的氧 化和吸气；②和炉气接触的那面却是粗糙、疏松的，其表面小孔吸附 着水汽和氢，搅动铝液时， γ-Al2O3将水汽和氢带入铝液，铝液氧化 生成夹杂物、吸入氢气。
铝铸件中氧化夹杂的形态及对铸件性能影响
氧化夹杂分为两类
一次氧化夹杂：浇注前铝液中存在的氧化夹杂，总量约占铝液质
量的0.002％～0.02％。按形态可分为两类：第一类是分布不均匀的大 块夹杂物，其危害性极大，使合金基体不连续，引起铸件渗漏或成为 腐蚀的根源，明显降低铸件力学性能；第二类夹杂呈弥散状，在低倍 显微组织中不易发现，铸件凝固时成为气泡的形核基底，生成针孔， 这一类氧化夹杂很难在精炼时彻底清除。
Al-Si合金加Sr变质后，如用氯盐精炼，生成SrCl2，变质失 效，必须通氩精炼。
通氯精炼
向铝液中通入氯气，可以较有效的起精炼作用。
2Al+3Cl2 = 2AlCl3↑ ΔH= -1591.8KJ
H2+Cl2 = 2HCl↑
ΔH= -184.2KJ
反应生成物都是气态，不溶于铝，和未发生反应的氯气都 成气泡起精炼作用，因此精炼效果比通氮甚至通氩明显。
通氮精炼（续）
铝液内的氮气泡中氢分压pH2=0，氢即在氢压力差的 驱动下自铝液扩散进入氮气泡。
这一过程直至氮气泡中的氢分压和铝液内的氢分压相 平衡时才会停止。
氮气泡上升时能同时带走Al2O3夹杂物及氢气。
✓通氮温度应控制在710～720℃，温度过低，降低氢的扩散系数， 温度过高，将生成大量AlN夹杂，同样污染铝液。
铝合金的熔炼与铸造
第二章铝合金的冶炼1.金属铝的制取金属铝最初是用化学法制取的。
1825年丹麦化学家H.C.Örested和1827年德国Wöhler F.分别用钾汞齐和钾还原无水氯化铝，都得到少量金属粉末。
1854年Wöhler F.还用氯化铝气体通过熔融钾的表面，得到了金属铝珠，每颗重约10～15mg，因而能够初步测定铝的密度，并认识到铝的熔点不高，且具有延展性。
后来，法国S.G。
Deville用钠代替钾还原熔融的氯化钠_氯化铝络盐，也制取金属铝。
1854年他在法国巴黎附近建立了一座小型炼铝厂。
1865年俄国 H.H.BeKeTOB 提议用镁来置换冰晶石中的铝，这一方案被德国Gmelingen Aluminium und Magnesium Fabrik 采用。
由于电解法兴起，化学法便渐渐被淘汰。
在整个化学法炼铝阶段中（1854～1895年）,大约总共生产了200Ton铝。
电解法熔炼铝起源与1854年。
当时德国R.W.Bunsen和法国S.C.Deville分别电解氯化钠_氯化铝络盐，得到金属铝。
1883年美国S.Bradley申请了电解熔融冰晶石的专利。
1886年美国的C.M.Hall 和法国的L.T.Héroult同时发明了冰晶石_氧化铝融盐电解法并申请到专利。
此法便是一百年来全世界炼铝工业上采用的唯一方法，统称为霍尔_埃鲁法。
中国的炼铝试验工作起始自1934年天津的黄海化学工业社，用800A预焙阳极电解槽炼出金属铝。
抚顺铝厂开始兴建于1937年，电解槽为自焙阳极式，电解强度为2400 A，最高年产铝量达到8000Ton。
台湾省高雄铝厂亦兴建于1937年。
从南阳 Bintan岛运来三水铝土矿，在厂内用拜耳法生产氧化铝，用24000A 和30000A自焙阳极电解槽生产铝，最高年产量达到10KTon。
新中国成立后，铝合金工业得到迅速的发展。
我国的铝冶炼工业经过几十年的发展，取得了前所未有的成绩，2000年氧化铝产量达429万Ton，铝锭283万Ton，我国已成为世界铝生产和消费的大国。
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。
铸造铝合金的熔炼工艺
铸造铝合⾦的熔炼⼯艺铝合⾦⽐纯铝的优势与应⽤铝合⾦⽐纯铝具有更好的物理⼒学性能：易加⼯、耐久性⾼、适⽤范围⼴、装饰效果好、花⾊丰富。
它的材料特性是轻、容易加⼯。
成本低，⽽且使⽤⼀种加⼯⼯艺可以⼤量⽣产同样的零部件，这也是他的特点之⼀。
⽽铝合⾦在承受了⼀定的⼒量后，会慢慢变形再损坏。
还有就是铝合⾦容易加⼯和具有⾼度的散热性特别是车辆引擎部分特别适合使⽤铝合⾦材料。
这⾥⼏乎完全是铝合⾦的⼀家天下。
此外，铝合⾦的加⼯⼯艺多种多样。
通⽤性较强。
各种合⾦的性能⽐较S 锌合⾦：压铸性能好，铸件表明光滑，尺⼨精度⾼。
浇注温度低，模具寿命长。
⼒学性能也较⾼，特别是抗压和耐磨性好。
能很好的接受表⾯处理，如电镀，喷涂，喷漆。
但易⽼化，⼯作范围窄。
温度低于0度，冲击韧性急剧降低。
温度升⾼，⼒学性能下降，且易发⽣蠕变。
另外密度⼤，航空，电⼦，仪表很少采⽤。
尺⼨变化也是锌合⾦铸件的重要问题。
S 铝合⾦：铝合⾦很多⽅⾯特别是使⽤性能⽅⾯⽐锌合⾦优越。
压铸性能良好，密度⼩，⽐强度⼤，⾼温⼒学性能好，低温下⼯作时，同样保证良好的⼒学性能（尤其是韧性）。
铝表⾯有⼀层与铝结合的很牢很致密的氧化膜，故耐蚀性好。
但是氧化膜能被氯离⼦，碱离⼦破坏，故在碱中，碳酸盐，盐酸及卤化物中很快腐蚀。
导电性与导热性好并且具有良好的切削性能。
但是铝合⾦有相当⼤的体收缩率，易在最后凝固处⽣成较⼤的缩孔。
另外，铝硅系合⾦还易粘模镁合⾦：密度⼩，⼒学性能好。
熔点低，凝固快，凝固收缩⼩，不腐蚀钢质模具。
⽐强度⾼于铝合⾦，但是屈服强度低于铝合⾦，承受载荷的能⼒稍差。
有良好的刚度和减震性，在承受冲击时，能吸收较⼤的冲击能量，可作产品外壳可减少噪声传递。
镁合⾦压铸时易产⽣缩松和热裂。
在低温下仍有良好的⼒学性能，可制造低温零件。
抗蚀性较低，故通常进⾏表⾯氧化处理和涂漆保护。
具有优良的脱模性能，与铁亲和⼒⼩，即使采⽤较⼩的出模⾓度也不会产⽣粘模现象。
模具寿命⽐铝合⾦长，⽐铝合⾦⾼4~5倍，并且成分和尺⼨稳定性也好，同时具有良好的切削加⼯性。
铸造铝合金的典型熔炼工艺
铸造铝合金的典型熔炼工艺（一）ZL101合金的熔炼工艺1.熔炼前的准备工艺1）清炉和洗炉（电阻炉或中频感应炉）；2）预热熔炉（坩埚）及熔炼工具到200-300℃，然后喷（刷）T－3号涂料（见表3-9）；3）清理和预热炉料；4）准备好熔剂（1号熔剂和六氯乙烷）和变质剂（表3-8中的三原变质剂-1号或2号均可）等。
2.配料计算由于熔炼中Si和Mg的烧损很大，合金成分的含量变化大，故应按标准成分的上限计算配料。
3.装料次序及装料1）回炉料；2）铝硅中间合金或ZL102合金；3）铝锭。
4.熔化及精炼装完料后，升温熔化炉料，等炉料全熔后，除净熔渣，加入熔剂，当温度达到680℃时，用钟罩将预热到200-300℃的金属镁块或Al-Mg中间合金块压入熔池中心离坩埚底150mm深处，并缓慢回转和移动，时间为3-5min。
然后升温到730-750℃，用炉料总重量的0.7％-0.75％的六氯乙烷分2-3次用钟罩压入合金液内精炼合金液，总时间为10-15min，缓慢在炉内绕圈。
待精练剂反应完后，静置1-2min后，取试样作炉前分析。
如炉前分析发现合金成分不合格，则应马上进行调整成分的补加或冲淡工作。
5.变质处理当合金液的温度达到730-750℃时，用炉料总重量的1.5％-2.5%的三原变质剂作变质处理，总时间为15-18min。
6.浇注当温度达到760℃时，扒渣出炉，用坩埚或手抬式浇包盛取合金液，将合金液浇注铸型，同时浇注化学成分、机械性能等试样。
注：应根据各厂的具体情况选用精练剂和变质剂。
1.熔炼前的准备工艺1）清炉和洗炉；2）预热熔炉（坩埚）、工具到200-300℃；3）喷涂（刷）T－3号涂料（见表3-9）或其他涂料；4）清理、预热炉料；5）准备好熔剂变质剂等。
2.配料计算由于熔炼中Si的含量大，易烧损大，故配料计算时应取上限。
3.装料次序及装料1）回炉料；2）铝硅中间合金；3）铝锭。
4.熔化及精炼炉料装好后，升温熔化炉料，等炉料全熔后，除净熔渣，升温到700-720℃，用炉料总重量的0.3％-0.5％的六氯乙烷（或氯气等其他精炼剂）分3次用钟罩压入熔池中心下面精炼合金液，精炼总时间为10-15min。
第十三章_铸造铝合金的熔炼分析
连铸锭中心裂纹
对Al铸造组织有显著细化作用的元素是Ti、B（Ai-TiB）;Ti、C（Al-Ti-C）和Sc；在工业生产中获得广泛应 用的是Al-Ti-B 。
在Al的DC（直接水冷）铸锭中有时出现反偏析现象， 即低熔点组分富集表层，如在纯度为99.7％或更纯的工业 纯铝铸锭中，偏析表层的Fe＋Si含量可大于2％。 反偏析机理较复杂，一般认为，当熔体与模壁接触时 形成凝壳，凝壳收缩形成气隙后散热下降，进而被内部 熔体重新加热，强度下降，内部熔体在压力作用下可冲 破凝壳的薄弱处，在铸锭表面形成珠状或连续层（偏析 瘤）。枝晶间熔体凝固收缩时产生的空吸对反偏析也有 一定的影响。
六、熔炼时间对吸氢的影响
快速熔炼
七、铝液中析出氢的条件
1、储氢条件： 温度、压力、深度、氧化 夹杂物（氧化铝等） 2、除氢：扩散、形成气泡、上浮逸出、 其他气体上浮带走 3、措施：降压、对流、介质带走（惰性 气体，不溶于铝的活性气体）。
三、性能 1 力学性能 纯铝的性能取决于杂质含量、形态、大小和分布，Al 中的主要杂质是Fe和Si，是冶炼时由矿石遗传来的。增 加Fe和Si量，Al的强度升高，塑性下降。（熔铸时使用 的铁制工具）
杂质的形态、大小和分布与杂质含量和工艺条件有关， 并可参照相图理解。
Fe在Al中形成硬而脆的 针状FeAl3化合物。
工业高纯铝： L0（1A90）
L00（1A85）
99.9％ 99.85％
用途：主要用于高纯铝的生产制造。
工业纯铝： L1（1070）
99.7％
L2（1060）
L3（1050） L4 (1040) L5 (1100)
99.6％
99.5％ 99.3% 99%
用途：用于电线、电缆、日用器皿及铝合金的生产制造。
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§13-2 铝合金熔炼工艺原理和技术
铝液吸氢的动力学过程
氢分子撞击铝液表面 氢分子在铝液表面离解为氢原子 氢原子吸附于铝液表面 氢原子通过扩散溶入铝液中
2H→2[H] 扩散速度取决于扩散系数D D=KpH21/2exp(-△H/2RT)
铝合金的净化（精炼）原理
氢在铝液中的溶解度 [H]=K0pH21/2exp(-△H/2RT) 当温度不变时
二次氧化夹杂：在浇注过程中形成，多分布在铸件壁的转角
处及最后凝固的部位。
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பைடு நூலகம் 表面氧化膜、空气、水汽等被搅入铝液中。
铝-氧反应
铝与氧的亲和力很大，极易氧化，4Al+3O2=2Al2O3。表面生成致密 的氧化铝膜，可阻止继续氧化。
针孔：分布在整个铸件截面上，因铝液中的气体、夹杂含
量高、精炼效果差、铸件凝固速度低而引起。
点状针孔：呈圆点状轮廓清晰且互不相连，易和缩孔、缩松相区别。由 铸件凝固时析出的气泡所形成，多发生于结晶温度范围小、补缩能力良 好的铸件中。
网状针孔：呈密集相连成网状，伴有少数较大的孔洞。结晶温度范围宽 的合金，铸件缓慢凝固时析出的气体分布在晶界上及发达的枝晶间隙中， 此时结晶骨架已形成，补缩通道被堵，便在晶界上及枝晶间隙中形成网 状针孔。它会割裂合金基体，危害性比前者大。
熔炼工艺过程控制的目的是获得高质量的能满足要求的铝液：
化学成分符合国家标准，合金液成分均匀； 合金液纯净，气体、氧化夹杂、熔剂夹杂含量低； 需要变质处理的合金液，变质效果良好。
因熔炼工艺过程控制不严而产生的废品中，主要原因是合金液中的气 体、氧化夹杂、熔剂夹渣未清除所引起。
铝铸件中气孔的形态及对铸件性能的影响
混合型针孔：由点状针孔和网状针孔混杂在一起，常见于结构复杂、壁 厚不均匀的铸件中。
针孔分级
铝铸件中气孔的形态及对铸件性能的影响（续）
皮下针孔
气孔位于铸件表皮下面，因铝液和铸型中水分反应产生 气体所成，一般和铝液质量无关。
单个大气孔
产生的原因是由于铸件工艺设计不合理，如铸型或型芯 排气不畅，或由于操作不小心，如浇注时堵死气眼，型 腔中的气体被憋在铸件中引起。
在 通 常 大 气 （ 湿 度 较 大 ） 中 铝 的 熔 炼 温 度 下 γ-Al2O3 膜 常 会 含 12﹪H2O和H2，熔炼时若氧化皮被搅入铝液，即起Al- H2O反应。
合金元素对铝的氧化有一定的影响，在这类合金中加入少量的铍 （0.03-0.07%Be）后，使氧化膜致密，故能提高其抗氧化性。
铝—有机物反应
铝—有机物反应也是铝液吸氢的原因之一； 最可能的有机物是炉料、工具被油脂沾污。 4/3mAl+CmHn→m/3Al4C3+n[H]
C和H构成的 烃类
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； 铝液中氢的溶解度不大，很易为氢所饱和； 虽然在熔炼中可采用精炼除氢，但仍会残留一部分，而 且铝液凝固时氢的溶解度变化的相对值很大。
氧化物夹渣
在熔铸过程中，如将表面氧化膜或空气搅入铝液，或将 吸附的H2O带入铝液，均将在其中产生γ－Al2O3夹杂物， 悬浮在铝液中，而在浇注的铸件中形成氧化夹杂物。
实践证明，铝液中氧化夹杂越多，则含氢量也越高。 并且氧化夹杂物提供了气泡成核的现成界面，促使铸件针 孔的形成。所以，铝液中Al2O3和氢之间有着十分密切的 关系。
铝铸件中氧化夹杂的形态及对铸件性能影响
氧化夹杂分为两类
一次氧化夹杂：浇注前铝液中存在的氧化夹杂，总量约占铝液质
量的0.002％～0.02％。按形态可分为两类：第一类是分布不均匀的大 块夹杂物，其危害性极大，使合金基体不连续，引起铸件渗漏或成为 腐蚀的根源，明显降低铸件力学性能；第二类夹杂呈弥散状，在低倍 显微组织中不易发现，铸件凝固时成为气泡的形核基底，生成针孔， 这一类氧化夹杂很难在精炼时彻底清除。
铸造铝合金熔炼原 理和工艺
铝合金的精炼原理 铝液的精炼工艺 铝合金组织控制 铸造铝合金熔炼工艺
概述
铝合金熔炼的内容包括配料计算、炉料处理，熔炼设备的选用、熔炼工具处理及熔炼 工艺过程控制。
熔炼工艺过程控制的内容包括正确的加料次序，严格控制熔炼温度和 时间、实现快速熔炼、效果显著的铝液净化处理和变质处理及掌握可 靠的铝液炉前质量检测手段等。
Al+O2=Al2O3(γ)---致密氧化膜 > 900 ℃ : Al2O3(γ)→ Al2O3(α)—疏松膜
γ-Al2O3 具有两面性：①和铝液接触的一面是致密的，可阻碍铝液的氧 化和吸气；②和炉气接触的那面却是粗糙、疏松的，其表面小孔吸附 着水汽和氢，搅动铝液时， γ-Al2O3将水汽和氢带入铝液，铝液氧化 生成夹杂物、吸入氢气。
气体溶解度 的Sieverts 西华特定律
[H ] Ks PH2
Ks A/T B
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。
氧化铝的形态、性能及对吸氢的影响
1) 室温下生成表面膜由少量结晶态γ-Al2O3和非晶态Al2O3混合物组成。 2) 500--900 ℃ :
铝液中的氢和氧化夹杂主要来源于铝液与炉气中水气的反应。
铝-水气反应（续）
在含硅、铜、锌等元素的铝合金，能较显著地阻缓铝 －水蒸气反应。含镁、钠等元素较多的铝合金，常使 铝－水气反应激烈进行。
升温时铝－水气反应速度大为加快，这说明限制熔炼 温度及浇注温度的必要性。
水气来源于炉料、熔剂、精炼变质剂、炉气（大气） 及熔炼浇注工具。特别是锈蚀的铝料，甚至经过吹砂 清理，仍会增加铝液的含氢量。
为了防止铝-氧剧烈反应，大多数铝合金的熔炼温度控制在750℃以 下。
铝-水气反应
铝和水气的 反应
2Al+6H2O→2Al(OH)3+3H2↑
2Al(OH)3→Al2O3+3H2O 2Al+3H2O→Al2O3+6[H]
Al(OH)3 在400℃ 的条件下将进一步
反应
Al2O3成氧化夹杂，氢则溶于铝液，增加气体含量。