金属及合金的净化与强韧化
a356铝合金的强韧化工艺研究
a356铝合金的强韧化工艺研究随着工业化的快速发展，铝合金已经成为现代工业中不可或缺的材料之一。
其中，a356铝合金是一种常用的铝合金材料，具有较好的强度和韧性，因此广泛应用于航空、汽车、船舶等领域。
然而，在实际应用中，a356铝合金的强度和韧性往往难以同时满足要求，因此需要进行强韧化处理，以提高其综合性能。
本文将对a356铝合金的强韧化工艺进行研究，并探讨其机理和应用前景。
一、a356铝合金的特性及应用a356铝合金是一种铝镁硅系列合金，其主要组成为铝、镁、硅和铜。
由于其具有较好的铸造性能和机械性能，因此广泛应用于航空、汽车、船舶等领域。
例如，在航空领域中，a356铝合金被用于制造飞机发动机零部件、机身结构等；在汽车领域中，a356铝合金被用于制造汽车发动机缸体、车轮等；在船舶领域中，a356铝合金被用于制造船舶结构件、船体等。
可以说，a356铝合金已经成为现代工业中不可或缺的材料之一。
二、a356铝合金的强韧化处理方法由于a356铝合金的应用要求，需要同时具有较高的强度和韧性。
然而，由于其晶粒较大，晶界处容易出现裂纹，导致其韧性较差。
因此，需要进行强韧化处理，以提高其综合性能。
目前，常用的a356铝合金强韧化处理方法有以下几种：1. 热处理热处理是一种常用的强韧化处理方法，可以通过改变a356铝合金的组织结构来提高其强度和韧性。
常见的热处理方法包括固溶处理和时效处理。
固溶处理是将a356铝合金加热到一定温度，使其内部的合金元素均匀分布，从而提高其强度和韧性。
时效处理是在固溶处理的基础上，将a356铝合金冷却到室温后再加热一段时间，使其内部的合金元素进一步分布，从而提高其强度和韧性。
2. 拉伸变形拉伸变形是一种通过机械力作用改变a356铝合金的组织结构，从而提高其强度和韧性的方法。
拉伸变形可以使a356铝合金的晶粒细化，晶界处的缺陷得到修复，从而提高其韧性。
此外，拉伸变形还可以改变a356铝合金的晶界能和位错密度，从而提高其强度和韧性。
金属材料强韧化原理及应用ppt课件
Water – icosahedron（二十面体） Ether – dodecahedron（十二面体）
2020/5/3
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金属材料强韧化原理及应用 概述 — 金属材料发展历史回顾 人类对材料微观结构认识的发展过程
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金属材料强韧化原理及应用
金属材料强韧化机理
物理强韧化：是在金属内部晶 体缺陷的作用和通过缺陷之间 的相互作用，对晶体的力学性 能产生一定的影响，进而改变 金属性能
化学强韧化：是元素的本质决 定的因素以及元素的种类不同 和元素的含量不同造成的材料 性能的改变
物理强韧化
化学强韧化
Q:相交处的强韧 化机制是什么？
固溶强化
弥散强化
2020/5/3
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金属材料强韧化原理及应用
金属强化的途径
细晶强化
Grain refine strengthening: 通过细化晶粒而使材料强度提高的方法称为 细晶强化。
Decreasing grain size ⇒ σy increases ⇒ εu vanishes
即为通常所讲的强度上升， 而塑性下降。
未取向，实际强度比理论值小1000倍左右
2020/5/3
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金属材料强韧化原理及应用
一些金属材料的理论强度与实际强度
实际材料断裂时的临界分切应力
金属
临界分切应力m （MPa）
实验值 理论值
金属
临界分切应力m （MPa）
实验值 理论值
Al 1.3
4.3
Mn 0.8
金属材料强韧化机理及超高强钢开发
一、概述金属材料一直以来都是工程领域中广泛应用的材料之一，其强韧性一直是研究的热点之一。
随着科学技术的不断发展，人们对金属材料强韧化机理及超高强钢的研究也越发深入。
本文将从金属材料强韧化的概念和机理入手，探讨目前超高强钢的开发及应用情况，并对未来的发展方向进行展望。
二、金属材料强韧化的概念及机理1. 强韧化的概念强韧化是指在不同的外力作用下，材料能够保持其在应力下的强度和韧性。
强韧化材料具有抗拉伸、抗弯曲和抗扭转等性能较强的特点。
强韧化的目的是提高材料的使用安全系数，延长材料的使用寿命。
2. 强韧化的机理强韧化的机理包括晶界强化、位错强化和析出强化等。
晶界强化是指通过控制晶界的特性来增强材料的强韧性；位错强化是通过引入位错来增强材料的韧性；析出强化是指通过固溶体中析出出特定的固溶体来增强材料的性能。
三、超高强钢的开发及应用1. 超高强钢的研究历程超高强钢的研究始于二十世纪六十年代，经过多年的发展，目前已经取得了一系列重要的突破。
超高强钢具有高强度、高韧性和良好的冷成型性能，广泛应用于汽车、桥梁和建筑等领域。
2. 超高强钢的应用情况目前，超高强钢在汽车轻量化领域的应用较为广泛，能够显著提高汽车的安全性能和燃油利用率。
超高强钢还被应用于船舶制造、航空航天和军工等领域，取得了良好的效果。
四、未来发展方向展望1. 现代材料加工技术的发展随着现代材料加工技术的不断进步，越来越多的新型金属材料被开发出来。
未来，随着3D打印、激光焊接等新技术的应用，超高强钢的研究和生产将更加多样化和精细化。
2. 新材料的研究与应用未来，人们将更加注重绿色环保型材料的研究与开发，以满足社会可持续发展的需求。
对于高温、高压等复杂工况下的材料需求也将逐渐增加，超高强钢在这些领域的研究与应用将会成为重点。
3. 国际合作与交流未来，随着国际合作与交流的深入，超高强钢的研究与应用将会更加国际化。
通过与国际先进技术的合作，可以更好地借鉴和吸收先进的技术和经验，推动超高强钢的发展。
金属材料的强化和韧化一、金属材料的强化1.1材料强化简介材料强度强
金属材料的强化和韧化一、金属材料的强化1.1材料强化简介材料强度：强度是指材料抵抗变形和断裂的能力。
通过合金化、塑性变形和热处理等手段提高金属材料的强度，称为金属的强化。
随试验条件不同，强度有不同的表示方法，如室温准静态拉伸试验所测定的屈服强度、流变强度、抗拉强度、断裂强度等；压缩试验中的抗压强度；弯曲试验中的抗弯强度；疲劳试验中的疲劳强度；高温条件静态拉伸所测的持久强度。
强化机理主要有：固溶强化、形变强化、细晶强化和第二相弥散强化等四种，以下将分别予以介绍。
1.2 固溶强化即利用金属材料内部点缺陷(间隙原子置换原子)对金属基体(溶剂金属)进行强化。
合金元素的固溶强化效果一般可以表示为：△σs= K i C i n式中，K i为系数；C i n为固溶度。
对于C、N等间隙原子，n=0.33～2.0；对于Mo、Si、Mn等置换原子，n=0.5～1.0。
固溶强化的机理：原子固溶与钢的基体中，一般都会使晶格发生畸变，从而在基体中产生了弹性应力场，弹性应力场与位错的交互作用将增加位错运动的阻力，宏观上即表现为提高了材料的强度。
1.3 形变强化金属在塑性变形过程中位错密度不断增加，使弹性应力场不断增大，位错间的交互作用不断增强，因而位错的运动越来越困难—位错强化。
作用是为了提高材料的强度，使变形更均匀，防止材料偶然过载引起破坏。
金属晶体中的位错是由相变和塑性变形引入的，位错密度愈高，位错运动愈困难，金属抵抗塑性变形的能力就愈大，表现在力学性能上，金属强度提高，即当造成金属晶体内部位错大量增殖时，金属表现出强化效果。
理论研究同时也说明：制成无缺陷，几乎不存在“位错”的完整晶体，使金属晶体强度接近理论强度，则会使金属强化效果表现得更为突出。
因此，金属有两种强化途径：一是对有晶体缺陷的实际金属，即存在位错金属，可以通过位错增殖而强化，二是制成无晶体缺陷的理想金属，使晶体中几乎不存在位错，则金属强化效果会更大。
形变强化遵循以下规律:第一，随着变形量增加，强度提高而塑性和韧性逐渐降低，逐渐接近于零。
金属材料强韧化技术改进方案设计
金属材料强韧化技术改进方案设计1. 引言金属材料的强韧化是提高金属材料力学性能的重要途径之一。
过去几十年来，金属材料的强韧化技术得到了广泛研究和应用，但是存在一些挑战，例如在高温和高应力环境下的变形和断裂问题。
因此，本文将设计一种改进方案，以解决金属材料强韧化的一些关键问题。
2. 问题分析2.1 高温下金属材料的变形和断裂问题在高温环境下，金属材料容易发生塑性变形和断裂。
这主要是由于高温条件下，材料内部晶界的位错运动增加，导致材料塑性变形能力的降低和脆性断裂的发生。
2.2 高应力下金属材料的断裂问题当金属材料受到高应力作用时，容易发生断裂。
这是由于高应力导致材料内部的位错密度增加，超过了位错移动能力，从而导致断裂。
3. 改进方案设计为了解决金属材料在高温和高应力环境下的变形和断裂问题，本文提出以下改进方案：3.1 晶界工程设计晶界对于金属材料的强韧性具有重要影响。
通过晶界工程设计，可以控制晶界的位错活动，从而提高材料的韧性。
一种常用的方法是通过添加合适的合金元素来调制晶界结构，例如添加微量的Al、Mg等元素，形成稳定的非晶态晶界结构，从而改善金属材料的强韧性。
3.2 强化相设计强化相是指将强硬的相分布在金属基体中，可以有效地提高材料的硬度和强度。
常见的强化相包括碳化物、氮化物、硼化物等。
通过调控强化相的粒度和分布，可以提高金属材料的强度和抗变形能力。
另外，合理选择强化相的成分，可以通过形成固溶体来增加晶界的位错移动阻力，从而改善材料的强韧性。
3.3 微观结构调控微观结构调控是指通过控制金属材料的晶粒大小、晶粒形状和晶格缺陷等微观结构参数，来改善材料的力学性能。
通过细化晶粒尺寸，可以提高材料的强度和韧性。
一种常用的方法是采用等通道转角挤压（ECAP）技术，通过多次挤压和旋转，使材料的晶粒得到细化。
此外，通过调控晶粒形状和晶格缺陷的分布，也可以改善材料的塑性变形和断裂行为。
4. 实施步骤4.1 材料选择根据需求，选择适合的金属材料作为实施对象。
金属材料的强韧化机制与应用
金属材料的强韧化机制与应用对结构材料来说，最重要的性能指标是强度和韧性。
强度是指材料抵抗变形和断裂的能力，强度可分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等，各种强度间常有一定的联系，使用中一般较多以抗拉强度作为最基本的强度指标；韧性指材料变形和断裂过程中吸收能量的能力。
以下介绍金属材料的主要强韧化机制。
一、金属材料的强化金属材料强化的类型主要有固溶强化、细晶强化（晶界强化）、第二相粒子强化和相变强化。
（一）固溶强化固溶强化是利用金属材料内部点缺陷（间隙原子和置换原子）对位错运动的阻力使得金属基体（溶剂金属）获得强化的一种方法。
它分为两类：间隙式固溶强化和置换式固溶强化。
1. 间隙式固溶强化：原子直径很小的元素如C、N、O、B 等，作为溶质元素溶入溶剂金属时，形成间隙式固溶体。
C、N等间隙原子在基体中与“位错”产生弹性交互作用，当进入刃型位错附近并沿位错线呈统计分布，形成“柯氏气团”。
当在螺型位错应力场作用下，C、N原子在位错线附近有规则排列就形成“S nock”气团。
这些在位错附近形成的“气团”对位错的移动起阻碍和钉扎作用，对金属基体产生强化效应。
2. 置换式固溶强化：置换式溶质原子在基体晶格中造成的畸变大都是球面对称的，固溶效能比间隙式原子小（约小两个数量级），这种强化效应称为软硬化。
形成置换式固溶体时，溶质原子在溶剂晶格中的溶解度同溶质与溶剂的原子尺寸、电化学性质等因素密切相关，当原子尺寸愈接近，周期表中位置愈相近，其电化学性质也愈接近，则溶解度也愈大。
由于溶质原子置换了溶剂晶格结点上的原子，当原子直径存在差别就会破坏溶剂晶格结点上原子引力平衡，而使其偏离原平衡位置，从而造成晶格畸变，随原子直径差别增加，造成的畸变程度愈大，由此造成的强化效果更大。
（二）细晶强化晶界分为大角度晶界（位向差大于10o）和小角度晶界（亚晶界，位向差1~2o）。
晶界两边相邻晶粒的位向和亚晶块的原子排列位向存在位向差，处于原子排列不规则的畸变状态。
金属材料的强韧化机理与实践
• 钨钼的低温再结晶脆性： 在高温下使用的钨钼回到室温附近时表
现严重的脆性，加工过程及使用过程中产生 各种形式的脆性破裂。
产生原因: 本征脆性 间隙杂质在晶界上偏聚
• 钨钼的强韧化途径：
钨合金 抗震钨 稀土钨
纯净化 合金化
钼合金 掺杂钼 稀土钼
三、铝合金的强韧化
• 细晶强化 • 热处理强化 • 第二相粒子强化
细晶强化
• 变质处理
目的: 减少枝晶距及元素偏析,细化晶粒 变质剂: B、Ti、Zr, RE(La,Ce,Pr,Nd,Sc,Er)
微量Sc和Zr添加到Al-Mg-Mn合金中，因显著细化合金的铸态晶拉, 热轧 态合金的拉伸强度和屈服强度分别提高了75~90 MPa和90~94 MPa,而延 伸率仍保持在11%~12%
固溶强化
固溶强化：C原子在面心立方晶格中造成的 畸变呈球面对称，所以C在A中的间隙强化作用属于 弱硬化。置换原子在A中的强化作用比C原子更小。
固溶强化是钢铁材料主要强化手段之一，其 基本内容可归纳为两点：
①间隙式固溶强化对F基体(包括M)的强化效能最大，但对 韧性、塑性的削弱也很显著；
②置换式固溶强化对F强化作用虽然比较小，却不削弱基 体的塑性和韧性。
如果奥氏体晶粒细化在十级以上，则金属 的强韧性将大大提高，为达此目的，现代发展的热 处理新技术方法有以下三种。
①利用极高加热速度的能量密度进行快速加热的热处理
由于极高的加热能量密度，使加热速度大大提 高，在10-2~1s的时间内，钢件便可加热到奥氏体(A)状 态，此时A的起始晶粒度很小，继之以自冷淬火(冷速达 104℃/s以上)，可得极细的马氏体(M)组织，与一般高频 淬 火 比 较 硬 度 可 高 出 Hv50 ， 而 变 形 只 有 高 频 淬 火 的 1/4~1/5，寿命可提高1.2~4倍。
讨论四：金属材料的强韧化
当位错能够弯过很大的角度时（Fm很强），L应接近于1； 但当障碍较弱，θc很小的情况下，L将大于l
设位错为一系列间距为L的障碍所阻，通过严格的计算， 可以得到临界切应力的表示式 τc=Fm3/2·(c/μ)1/2/b3
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在金属基体中固溶的溶质原子除可提高金属强度之外，还会影响金属 塑性。
2)由于形变强化使金属变脆，因而在冷加工过程中需要进行
多次中间退火，使金属软化，才能够继续加工而不致裂开。 3)有的金属（如铼）尽管某些使用性能很好，但由于解决不 了加工问题，其应用受到很大限制。
子。 2.易形变的粒子，如沉淀强化的小尺寸粒子。
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位错绕过不易形变的粒子（Orowan，奥罗万机制）
运动位错线在 不易形变粒子 前受阻、弯曲
外加切应力的 增加使位错弯 曲，直到在A、 B处相遇
位错线方向相反 位错线绕过 的A、B相遇抵 粒子，恢复 消，留下位错环， 原态，继续 位错增殖 向前滑移
1.短程交互作用（位错与颗粒交互作用间距小于10b，b为柏氏矢量的模, 主要与相界能、畴界能、粒子体积分数和粒子半径有关，增大粒子尺 寸或增大体积分数，都有利于提高可形变粒子的短程强化效果 ：
①位错切过粒子形成新的表面积A，增加了界面能。
②位错扫过有序结构时会形成错排面或叫做反相畴，产生反相畴界能。 ③粒子与基体的滑移面不重合时，会产生割阶，以及粒子的派-纳力
• 纳米微晶体材料(晶粒尺度在1-100nm间) 中，如果晶粒尺寸为数个纳
米，晶界核心区域的原子所占的分数可高达50%，这样在非晶界核心 区域原子密度的明显下降，以及原子近邻配置情况的截然不同，均将
对性能产生显著影响。
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在低于100nm的纳米晶中Hall-Petch关系仍然有效。 理论模拟的结果显示存在一个临界尺寸dc, Cu的临界尺寸 dc≈19.3nm，Pa的dc≈11.2nm 。
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金属及合金的净化与强韧化1.铝及其合金的强韧化机理一、强化原理1形变强化纯铝及不可热处理强化的铝合金，如Al-Mg、Al-Si和Al-Mn等合金，通常只能以退火或冷作硬化状态使用。
冷作硬化可使简单形状的工件强度提高，塑性下降。
经冷作硬化的铝合金，需进行再结晶退火，以达到消除加工硬化和获得细小晶粒的目的。
大多数铝合金变形度为50%-70%时，开始再结晶温度约为280-300℃。
再结晶退火温度约为300-500℃，保温时间为0.5-3h。
退火温度亦采用低于再结晶温度，得到多边化组织或部分再结晶组织，以获得介于冷变形和再结晶之间的性能。
这种不完全退火方法通常用于不可热处理强化的铝合金。
1、固溶强化和细晶强化纯铝中加入合金元素，形成铝基固溶体，起固溶强化作用，可使其强度提高。
Al-Cu、Al-Mg、Al-Si、Al-Zn、Al-Mn等二元合金一般都能形成有限固溶体，并且均有较大的溶解度，因此具有较大的固溶强化效果。
对于不可热处理强化或强化效果不大的铸造铝合金和变形铝合金，可以通过加入微量合金元素细化晶粒，提高铝合金的力学性能。
例如二元铝硅合金以及所有高硅合金淬火及时效后强化效果很弱，若在浇注前往液态合金中加入微量的钠或钠盐等进行变质处理，那么合金组织将显著细化，从而显著提高合金的强度和塑性。
2、沉淀强化（1）可变形微粒的强化作用——切割机制适用于第二相粒子较软并与基体共格的情形。
主要有以下几方面的作用：A 位错切过粒子后产生新的界面，提高了界面能。
B 若共格的粒子是一种有序结构，位错切过之后，沿滑移面产生反相畴，使位错切过粒子时需要附加应力。
C 由于粒子的点阵常数与基体不一样，粒子周围产生共格畸变，存在弹性应变场，阻碍位错运动。
D 由于粒子的层错能与基体的不同，扩展位错切过粒子时，其宽度会产生变化，引起能量升高，从而强化。
E 由于基体和粒子中滑移面的取向不一致，螺型位错线切过粒子时必然产生一割阶，而割阶会妨碍整个位错线的移动。
（2）不可变形微粒的强化作用——奥罗万机制适用于第二相粒子较硬并与基体界面为非共格的情形。
使位错线弯曲到曲率半径为R 时，所需的切应力为τ=Gb/（2R）设颗粒间距为λ则τ=Gb/λ∴Rmin=λ/2只有当外力大于Gb/ λ时，位错线才能绕过粒子。
减小粒子尺寸或提高粒子的体积分数，都使合金的强度提高。
（3）粗大的沉淀相群体的强化作用由两个相混合组成的组织的强化主要是由于：①一个相对另一个相起阻碍塑性变形的作用，从而导致另一个相更大的塑性形变和加工硬化，直到末形变的相开始形变为止。
②在沉淀相之间颗粒可由不同的位错增殖机制效应引入新的位错二、韧化原理改善金属材料韧性断裂的途径是：1 减少诱发微孔的组成相，如减少沉淀相数量。
2 提高基体塑性，从而可增大在基体上裂纹扩展的能量消耗3 增加组织的塑性形变均匀性，这主要为了减少应力集中4 避免晶界的弱化，防止裂纹沿晶界的形核与扩展。
2.铝及其合金的强韧化工艺1 优化合金成分(1) 添加微量RE元素稀土在铝合金中的作用主要表现在以下几方面:①变质。
稀土元素能有效减小铝合金的枝晶间距, 细化铸态晶粒组织;②精炼、净化。
稀土元素具有很高的化学活性,可与H2、Fe、Si、S 等杂质元素形成化合物熔渣, 将其从熔体中排除;③微合金化。
稀土元素形成的金属间化合物作为第二相能有效增加铝合金的强韧性(2) 添加新合金元素将锰添加到7XXX 系铝合金中,能起细化晶粒、阻碍基体晶粒长大和再结晶的作用, 并且在不降低合金塑性和韧性的情况下显著提高合金强度。
合金强度提高的主要原因是过饱和铝合金固溶体分解形成细小、弥散含锰相,含锰相促进了晶粒的均匀塑变,细化了滑移带的宽度, 从而降低了应变或应力集中,使材料塑性得到提高。
2 采用新型热处理制度固溶和时效是高强度铝合金的主要热处理工艺。
对于Al- Zn-Mg-Cu系铝合金, 目前工业上可用的时效制度大致可分为三类: 第一类为峰值时效( T6X ), 通过最大密度的基体沉淀相析出使合金具有最高强度,但在这种状态下合金具有最强的应力腐蚀敏感性; 第二类为过时效处理( T7XX ), 通过改变基体沉淀相形态和晶界结构来提高合金的强韧性; 第三类是短时回归再时效新型热处理制度, 即RRA ( Retrogression and Re-Ageing)处理, 通过峰值时效、回归及再时效, 使合金得到一种不同于前两类制度的显微组织, 可显著提高合金的综合性能。
高低温循环处理也是一种强化手段, 在激冷激热过程中, 由于温度梯度和成分不均匀、晶体结构变化等因素导致局部应力集中, 产生大量位错, 而原有的晶粒破碎, 分成许多小晶粒(亚晶) , 使微观组织细化, 因此循环处理能同时提高强度和塑性。
3 采用特殊成形喷射成形、反向挤压超塑成形、快速凝固技术( RSP) 电磁铸造、压铸成型。
4 其它强韧法铝合金的强韧化手段还有很多, 如激光冲击强化、复合强化(利用陶瓷、碳纤维、晶须、颗粒等增强铝基体)、优晶处理等3.铝合金的净化工艺1 真空处理在熔炼温度范围内,铝液表面有致密的γ-Al2O3膜存在,阻碍氢的析出,因此,必须清除表层氧化膜的阻碍作用才能获得好的除气效果。
真空处理是物理净化的一种方法。
包括静态真空除气和动态真空除气。
静态真空除气是在真空处理的同时,在熔体表面撒上一层溶剂,以便使氢气通过氧化膜除气,除气效果并不是很好。
相对于静态真空除气而言,这是一种以除气为主的净化处理方法。
其工艺过程是先将真空炉抽成10 mmHg的真空,然后打开进料口密封盖,把从保温炉来的铝熔体借真空抽力喷入真空室内,喷入真空室内的熔体,呈细小弥散的液滴,因而,溶解在铝液中的氢能快速扩散出去,钠被蒸发燃烧掉。
经动态真空处理后的铝熔体氢溶解度低于0.12 mL/(100 gAl)。
动态真空除气工艺的优点是：除气效果好、无公害、处理过程造渣少;缺点是:除其它有害杂质的效果差,不能实现连续处理,设备结构复杂,设备价格昂贵,而且设备的密封性难以保证。
2 旋转喷粉法熔剂法和旋转喷吹法相结合形成铝合金净化新工艺。
该法与炼钢中的喷粉冶金类似,它是借助惰性气体作为载体,将熔剂以粉末状喷入熔体来实现铝合金的净化处理,与传统的方法相比,旋转喷粉法的净化效果更佳,如FIP法和Heproject法等。
FIP法,即喷射熔剂法是一种除气、熔剂排杂净化兼优的方法,于20世纪80年代初出现,是未来很有发展前途的先进净化技术。
铝熔体处理法是一种移动式高效熔剂旋转喷射搅拌处理系统,是当前处理铝合金最先进的工艺,是近些年工业发达国家广为使用的净化铝熔体的先进技术,它集净化处理(除气、涂杂、除钙等)、钠变质处理、磷晶粒细化处理等于一体,且对环境无不利影响,成本费用适中。
3 泡沫陶瓷法双级除气和双级过滤工艺处理铝液的过程是将熔体先导入有旋转喷头的双级除去室,除去熔体中的氢,再将其导入装有2块不同孔径泡沫陶瓷过滤器的双级净化室,去除熔体中的细微杂质。
这样的装置分散,占用空间大;使用转子喷吹,引起熔体液面起伏,加剧氧化;双级过滤还不能除去大部分尺寸10μm以下的杂质,除气后氢的含量在0. 08-0. 12mL/(100 gAl);采用了污染环境的净化气体。
铝及铝合金熔体复合净化方法是一种以除不溶性夹杂物为主的净化处理方法。
该过滤净化装置由3种不同规格的泡沫陶瓷过滤器和2层溶剂过滤器组成。
不同规格的陶瓷过滤器实现不同尺寸的非金属杂质的分级捕获,可完全除去尺寸10μm以下的非金属杂质,使铝合金中含氢量下降到0. 08-0. 12 mL/(100 gAl)以下。
这种工艺能过滤微量级的氧化物夹杂,效果好而且成本低,设备结构简单,使用方便,适用于各种合金。
其缺点是该工艺本身不具有除氢功能,过滤板需定期更换,易破损,常给生产带来麻烦。
4 除气除杂净化处理法Alcoa469除气法,是一种将铝液在线处理的工艺,可实现铝液连续净化,采用氩-氯混合气体精炼和氧化铝球过滤。
在此装置中,熔体先经粗过滤床过滤,再经细过滤床过滤流向铸造机,经过处理的铝液氢溶解度可控制在0·15 mL/(100 gAl)以内。
该装置成本低,结构简单,但由于要定期更换氧化铝球,使用前要加热过滤床,使用不方便。
5 电磁净化法这种净化方法的原理是利用金属与非金属电导率的不同而引起的电磁力差异来实现金属与非金属的分离。
无论夹杂物与金属液之间的密度多么接近,二者的分离都能实现。
这种方法理论上可有效去除粒径10μm以下的夹杂物。
该装置的最大优点是,可以自动分割富含夹杂熔体与净化后的纯净熔体,并将其连续不断地移除。
不仅效率高、无污染,而且稳定性高,不受夹杂状态和热动力学因素影响。
尤其对于那些粒径细小、密度与母液密度差别不大,并且用传统的净化方法难以除去的非金属夹杂物分离效率很高。
但也存在着磁场分布不均匀引起的流动、电极浸渍而污染金属、设备投资相对较大和电磁场能利用率低等问题。
6 稀土元素精炼法这是一种溶剂净化法,稀土化合物可与铝熔体反应生成稀土单质,这些单质既能与铝液中的氢反应,生成REH2和REH3,起到除氢的作用,又可与Al2O3反应置换出A,l从而明显降低铝熔体中氧化夹杂的数量。
该工艺充分运用稀土元素与铝熔体相互作用的特性,发挥稀士元素对铝熔体的精炼净化和变质功能,能够实现对铝熔体的净化、精炼及变质的一体化处理,不仅简洁高效,而且能够有效地改善再生铝的冶金质量。
4.镁及镁合金的应用镁合金是以镁为原料的高性能轻型结构材料，比重与塑料相近，刚度、强度不亚于铝，具有较强的抗震、防电磁、导热、导电等优异性能，并且可以全回收无污染。
镁合金质量轻，其密度只有1.7 kg/m3，是铝的2/3，钢的1/4，强度高于铝合金和钢，比刚度接近铝合金和钢，能够承受一定的负荷，具有良好的铸造性和尺寸稳定性，容易加工，废品率低，具有良好的阻尼系数，减振量大于铝合金和铸铁，非常适合用于汽车的生产中，同时在航空航天、便携电脑、手机、电器、运动器材等领域有着广泛的应用空间。
全球镁合金的需求年均增长达到10% 左右，西方镁合金的市场需求增长率达到了15%以上，未来镁合金的市场需求将呈现快速增长的趋势。
镁合金主要应用于汽车、3C、航空航天领域，其中应用于汽车产业（70%）、3C行业（20%）、军事和航空航天（10%）。
1、国外镁合金应用发展现状国外对于镁及其合金的研究开发较早，到目前镁及其合金材料的开发应用已进入相对比较成熟的阶段。
其中北美是目前镁及其合金材料用量最多的地区，而欧洲镁及镁合金产业的发展速度也增长迅速。
但比较来看，国外不同国家和地区对于镁及其合金材料的开发应用仍然存在较大的差异，其中表现突出的仍然集中在德国、俄罗斯、美国、加拿大、日本等对镁合金研究开发较早的国家。