铝合金熔炼与铸造技术
铝合金的熔炼与浇铸
铝合金的熔炼与浇铸6．5．1铝合金的性能及应用铝合金是比较年轻的材料，历史不过百年，铝合金以比重小，强度高著称，可以说没有铝合金就不可能有现代化的航空事业和宇航事业，在飞机、导弹、人造卫星中铝合金所占比重高达90%，是铸造生产中仅次于铸铁的第二大合金，其地壳含量达7.5%，在工业上有着重要地位。
铝合金有良好的表面光泽，在大气及淡水中具有良好的耐腐蚀性，故在民用器皿制造中，具有广泛的用途。
纯铝在硝酸及醋酸等氧化性酸类介质中具有良好的耐蚀性，因而铝铸件在化学工业中也有一定的用途。
纯铝及铝合金有良好的导热性能，放在化工生产中使用的热交换装置，以及动力机械上要求具有良好导热性能的零件，如燃机的汽缸盖和活塞等，也适于用铝合金来制造。
铝合金具有良好的铸造性能。
由于熔点较低（纯铝熔点为660℃，铝合金的浇注温度一般约在730～750℃左右），故能广泛采用金属型及压力铸造等铸造方法，以提高铸件的在质量、尺寸精度和表面光洁程度以及生产效率。
铝合金由于凝固潜热大，在重量相同条件下，铝液的凝固过程时间延续比铸钢和铸铁长得多，其流动性良好，有利于铸造薄壁和结构复杂的铸件。
铸造铝合金的分类、牌号：铝合金按照加工方法的不同分为两大类，即压力加工铝合金和铸造铝合金（分别以YL和ZL表示）。
在铸造铝合金中又依主要加入的合金元素的不同而分为四个系列，即铸造铝硅合金、铸造铝铜合金、铸造铝镁合金和铸造铅锌合金（分别以 ZL1X X，ZL2 X X，ZL3 X X和ZL4 X X表示），在每个系列中又按照化学成分及性能的不同而分为若干牌号。
表1中列出了铸造铝合金国家标准所包括的几种铝合金的牌号。
6．5．2 铝合金的熔炼设备合金熔炼的目的是要获得符合一定成分和温度要求的金属熔液。
不同类型的金属，需要采用不同的熔炼方法及设备。
如钢的熔炼是用转炉、平炉、电弧炉、感应电炉等；铸铁的熔炼多采用冲天炉；而非铁金属铝合金的熔化通常采用坩埚电阻炉，炉子的大小一般为30-500kg，电热体有金属（铁铬合金）、非金属（碳化硅）两种，是广泛用来熔化铝合金的炉子，优点是：炉气呈中性，金属也不会强烈氧化，炉温便于控制，操作简单，劳动条件好。
高强韧铝合金熔铸技术最新进展
高强韧铝合金熔铸技术最新进展一、高强韧铝合金熔铸技术概述高强韧铝合金熔铸技术作为材料科学领域的一个重要分支，其发展对于航空航天、汽车制造、电子工业等多个行业具有深远的影响。
这种技术的核心在于通过精确控制熔炼过程，获得具有优异力学性能和加工性能的铝合金材料。
高强韧铝合金熔铸技术的发展，不仅能够提升材料的强度和韧性，还将对整个社会经济产生积极的影响。
1.1 高强韧铝合金熔铸技术的核心特性高强韧铝合金熔铸技术的核心特性主要体现在以下几个方面：- 高强度：通过熔铸工艺的优化，铝合金的强度可以得到显著提升，满足结构材料的高承载需求。
- 高韧性：通过合金元素的合理配比和熔炼过程的精细控制，铝合金的韧性得到增强，提高了材料的抗冲击性能。
- 良好的加工性能：高强韧铝合金在保持高强度和高韧性的同时，还具有良好的加工性能，便于后续的成型和加工。
1.2 高强韧铝合金熔铸技术的应用场景高强韧铝合金熔铸技术的应用场景非常广泛，包括但不限于以下几个方面：- 航空航天领域：用于制造飞机结构件、发动机部件等，以减轻重量、提高承载能力和飞行性能。
- 汽车工业：用于制造轻量化的汽车零部件，如发动机块、悬挂系统等，以提高燃油效率和车辆性能。
- 电子工业：用于制造电子设备的散热部件，因其良好的导热性能和加工性能，可有效提高设备的散热效率。
二、高强韧铝合金熔铸技术的发展历程高强韧铝合金熔铸技术的发展历程是一个不断探索和创新的过程，需要材料科学家、工程师以及相关产业的共同努力。
2.1 高强韧铝合金熔铸技术的发展历程高强韧铝合金熔铸技术的发展历程可以分为以下几个阶段：- 初始阶段：早期的铝合金熔铸技术主要依赖于经验，材料的性能提升有限。
- 技术突破：随着材料科学的发展，对铝合金的微观结构和性能关系有了更深入的理解，熔铸技术得到显著提升。
- 现代化发展：现代高强韧铝合金熔铸技术结合了计算机模拟、精密控制等先进技术，实现了材料性能的大幅度提升。
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。
铝合金熔炼浇铸工艺分析
铝合金熔炼浇铸工艺分析铝合金的熔炼与浇注是铸造生产中主要环节。
严格控制熔炼与浇铸的全过程，对防止针孔、夹杂、欠铸、裂纹、气孔以及缩松等铸造缺陷起着重要的作用。
由于铝熔体吸收氢倾向大，氧化能力强，易溶解铁，在熔炼与浇铸过程中必须采取简易而又谨慎的预防措施，以获得优质铸件。
熔炼：熔炼铝合金在能源使用上分为传统燃料（煤、燃油、燃气）与电力加热，在热传递上分为辐射导热和感应加热。
坩埚式热电阻炉和熔池式的反射炉都属于辐射导热，坩埚式热电阻炉是通过辐射传递热量，导热效率低，内部溶液不流动，成分不容易均匀；有的会在原基础上加电磁搅拌装置，造价比较昂贵。
熔池式反射炉使用燃煤，燃气，燃油，导热效率通过不断的工艺改进已经较高，但其更适合大量持续产出铝水，因其属于持续生产，会导致成分不稳定。
中频感应电炉是通过磁场转换感应加热，对空气的污染小，热量的损耗也小，是比较理想的加热方式，加热效率高，速度快，同时炉内有电磁扰动，铝水在内部产生对流，成分比较均匀。
经过和同事交流得知，我们目前设计的产线将生产多种产品，规格相差较大，且产量相对较低，考虑到铝水量要求有限，但品质要求较高，非常适合使用中频感应电炉来参与铝水的熔炼。
中频感应电炉型号多样技术成熟，可根据我方具体需求采购相应容量和功率的炉体。
浇铸：铝合金熔体易吸氧，因此我们应尽可能的让熔体避免与空气的接触。
在工艺体现上应尽量减少熔炼和浇铸的时间，避免熔体的转包，避免在空气流通良好的环境下实施浇注作业等。
因本人在铝合金铸造上见识有限，只能根据个人的经验谈一些见解，减少空气接触的问题上，中频感应电炉熔炼期间可以加装炉盖，取料和调制精炼时都可以由观察口进行，必要时可以通氮气保护。
浇铸方案上可采取1.流水线过熔炉口，直接炉体倾转就可实施浇铸作业。
2.用保温铝水包转运；这样就灵活多了，既可以采用沙型固定，移动铝水包进行浇铸，也可以采用铝水包固定，移动沙型线进行浇铸。
根据我方沙型种类较多，个人认为移动铝水包进行浇铸的方案较易实现自动化浇铸。
第二章 铸造铝合金熔炼.pdf
4、变质效果评定 （1） 测定共晶反应温度
铝合金熔炼
变质正常，断口银白色丝绒状，晶粒很细，看不到硅亮点； 变质不足，晶粒粗大，断口暗灰色，发亮的硅晶粒明显可见； 变质过度，断口呈青灰色，晶粒粗大；
铝合金熔炼 电阻炉
铝合金熔炼 感应炉
铝合金熔炼 反射炉
铝合金熔炼 高效反射炉
铝合金熔炼
铝合金熔炼
2、变质剂
磷复合变质剂： 10％P＋90％C2Cl2，加入量0.25％； 20％P＋70％KCl＋10％K2TiF6；加入量0.5%-0.8%; 15％P＋40％C2Cl2＋38％KCl＋7％K2TiF6；加入量0.5%-0.8%;
（1） 压入法
1.钠盐变质剂预热，300－400℃，20 －30min； 2.精炼后，除去熔渣和氧化皮；
m 3
Al4C3
n 2
H2
铝合金熔炼
2、影响铝合金液吸气的因素
（1） 合金液氢溶解度与氢的或水蒸汽的分压的影响
（2） 铝合金的蒸气压的影响: 铝的蒸气压较低。
（3） （4） （5）
氧化膜的影响： Al2O3氧化膜致密的。 Al2O3等夹杂物的影响： Al2O3吸氢，核心。 合金元素的影响：加Mg容易吸氢，Si和Cu降低吸氢量。
（2） 脱水氯化锌精炼法
2Al 3ZnCl2 3Zn AlCl3 (gas)
ZnCl2 H2 Zn HCl(gas)
（3） 无毒精炼剂精炼法
无毒精炼剂精炼法原理
NaNO3 C NaCO3 N2 CO2
NaNO3 Na2O NO
氟硅酸钠和冰晶石粉的作用――精炼和缓冲作用； 食盐的作用－－－－－－－－－缓冲作用； 耐火砖屑的作用－－－－－－－精炼剂残留物烧结成团上浮。
铝及铝合金熔炼与铸造工艺流程
1) 当一条熔铸生产线即设计有小规格铸锭又设计有大规 格铸锭时，应根据各规格铸锭所占的比例、原材料结 构（固态料和液态料的比例）、合金等综合考虑来确定 所采用的工艺流程。
1→2→3→4→5→6→7→8→9→10→11→12→13→14→ 15→16→17→18→19→20→21→22→23→24→25→27→28 3. 固态料、大规格铸锭及空心铸锭
原材料大部分为固态料时，冷料熔化时间较长，而大规 格铸锭铸造速度较慢、铸造时间较长，有时会超过 5 个小时， 所以在熔炼与铸造之间不存在瓶颈问题，故可以不设置保温 炉。大规格铸锭和空心铸锭需要表面加工。根据以上分析， 该种类型原材料和产品结构的典型工艺流程与液态料时一 样，如下所示：
1→2→3→4→5→6→7→8→9→10→11→14→15→16→ 17→18→19→20→21→22→23→24→25→27→28
2) 大规格铸锭及空心铸锭 产品为大规格铸锭，表面偏析层较厚，且大规格铸锭和
空心锭在铸造过程中，铸锭表面易出现表面缺陷，如成层、 拉痕、冷隔、偏析瘤等，对后续加工产品影响较大，故必须 进行铸锭表面加工。根据以上分析，该种类型原材料和产品 结构的典型工艺流程为：
2) 在保证产品质量的前提下，应以保持铸造机的最大开 工率为中心，优先选用短流程工艺，以达到节支降耗、 提高生产效率的目的。
备料
3
装炉
4
熔化
5
扒渣
铝及铝合金熔炼与铸造工艺流程
简介 根据合金成分，计算各种原材料需要的数量，新铝、废料、中间合 金及纯金属等 根据配料结果，准备相应的原材料 将准备好的原材料装入熔化炉内，根据炉子大小，可一次性或分批 加入 冷料装炉完成后升温熔化，若熔化炉配置磁力搅拌，可开启搅拌加 快冷料熔化 冷料全部熔化后，通过机械扒渣装置或人工扒净熔体表面的浮渣
免热处理高强高韧铝合金熔铸技术 指南
免热处理高强高韧铝合金熔铸技术指南一、简介免热处理高强高韧铝合金是一种具有优异力学性能的铝合金材料，其强度和韧性均较高，且具有良好的塑性和加工性能。
这种铝合金材料在航空、航天、汽车、船舶等领域具有广泛的应用前景。
本指南将介绍免热处理高强高韧铝合金的熔铸技术，包括铝合金材料选择、熔炼与铸造工艺、合金元素与微量元素添加、铸造缺陷预防、力学性能测试与评估、环保与安全注意事项以及未来发展方向等方面。
二、铝合金材料选择免热处理高强高韧铝合金通常采用高纯度铝或铝合金作为基体，通过添加适量的合金元素和微量元素来调整其力学性能和加工性能。
常用的合金元素包括镁、锌、铜等，而微量元素则包括锆、钛、硼等。
在选择铝合金材料时，应根据具体的应用需求和加工要求，综合考虑材料的强度、韧性、塑性、耐腐蚀性等性能指标。
三、熔炼与铸造工艺熔炼与铸造是免热处理高强高韧铝合金制备过程中的关键环节。
在熔炼过程中，应采用合适的熔炼设备，控制好熔炼温度和时间，以保证合金元素的充分混合和溶解。
铸造工艺应根据具体的铸件形状和尺寸，选择合适的铸造方法和模具，控制好铸造温度和冷却速度，以获得致密的铸件和良好的力学性能。
四、合金元素与微量元素添加合金元素和微量元素的添加量对免热处理高强高韧铝合金的性能具有重要影响。
在熔炼过程中，应根据具体的合金成分要求，控制好合金元素的添加量，以保证合金的化学成分符合标准要求。
同时，应根据实验和实际应用的需求，通过添加适量的微量元素来进一步调整铝合金的性能。
五、铸造缺陷预防在免热处理高强高韧铝合金的熔铸过程中，可能会产生一些铸造缺陷，如气孔、夹杂物、裂纹等。
这些缺陷会严重影响铝合金的性能和使用寿命。
因此，应采取一系列措施预防铸造缺陷的产生。
例如，控制好熔炼和铸造过程中的温度和时间，加强合金材料的除气和净化处理，选择合适的铸造方法和模具等。
六、力学性能测试与评估对免热处理高强高韧铝合金的力学性能进行测试与评估是确保其性能符合要求的重要环节。
铝合金铸造技术要求
铝合金铸造技术要求铝合金铸造技术是一种常用的金属加工技术，广泛应用于航空航天、汽车、机械等领域。
在铝合金铸造过程中，需要满足一定的技术要求，以确保产品的质量和性能。
本文将介绍铝合金铸造技术的要求，包括合金选择、模具设计、熔炼与浇注、热处理和表面处理等方面。
一、合金选择选择合适的铝合金对于铝合金铸造至关重要。
铝合金的选择应根据产品的用途、性能要求和成本考虑。
常用的铝合金有铝硅合金、铝铜合金、铝镁合金等。
不同的合金具有不同的性能特点，如强度、耐蚀性、导热性等。
在选择合金时，需综合考虑产品的使用环境和要求，以及合金的可加工性。
二、模具设计模具设计是铝合金铸造中的关键环节。
合理的模具设计能够提高产品的质量和生产效率。
在模具设计中，需要考虑产品的结构形式、壁厚、收缩率等因素。
模具的结构应具有足够的强度和刚性，以承受铝液的冲击和热应力。
同时，模具的排气和冷却系统也需要合理设计，以避免缺陷的产生。
三、熔炼与浇注铝合金铸造的熔炼与浇注过程需要严格控制。
首先，需选择合适的熔炼设备和工艺。
熔炼设备应具备良好的加热和保温性能，以确保铝液达到适宜的浇注温度。
其次，需控制铝液的成分和温度，以确保合金的成分和性能符合要求。
在浇注过程中，应注意避免气体和杂质的混入，以减少缺陷的产生。
四、热处理热处理是提高铝合金铸造品质的重要手段。
常用的热处理方法有时效处理、固溶处理和淬火等。
热处理能够改善铝合金的强度、硬度和耐腐蚀性。
在热处理过程中，需控制加热温度、保温时间和冷却速率，以确保合金的组织和性能达到预期目标。
五、表面处理表面处理是铝合金铸造的最后一道工序，能够提高产品的外观和耐腐蚀性。
常用的表面处理方法有阳极氧化、电泳涂装和喷涂等。
表面处理能够形成保护膜，防止铝合金与外界环境的接触，延长产品的使用寿命。
铝合金铸造技术要求包括合金选择、模具设计、熔炼与浇注、热处理和表面处理等方面。
合理选择合金、设计模具、控制熔炼与浇注过程、进行合适的热处理和表面处理，能够确保铝合金铸造产品的质量和性能，满足用户的需求。
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铝合金熔炼与铸造技术
铝合金熔炼与铸造技术
第一部分：铝合金熔炼技术的发展与应用
在现代工业中，铝合金被广泛应用于各个领域，如航空航天、汽车、
建筑等。
铝合金的重要性在于其具备轻质、高强度、良好的导热和导
电性能等多种优点。
而为了制造高质量的铝合金制品，熔炼技术是至
关重要的一环。
本文将深入探讨铝合金熔炼技术的发展与应用。
第二部分：铝合金熔炼技术的基本原理
在深入了解铝合金熔炼技术之前，我们需要了解铝合金的物化性质。
铝具有较低的熔点和蒸发温度，因此在高温下易发生氧化和气化反应。
为了解决这个问题，常用的熔炼技术包括电炉熔炼、气体保护熔炼和
真空熔炼等。
本节将重点介绍这些熔炼技术的原理和适用范围。
第三部分：铝合金熔炼的工艺流程
铝合金熔炼的工艺流程包括原料准备、熔炼、浇铸和固化等步骤。
在
原料准备阶段，需要选用适当的铝合金材料，并进行精确的配料。
接
下来，材料将被加热并熔化。
一旦熔化完成，熔融金属将被倒入铸型中，并开始冷却和固化。
本节将详细讲解这些步骤的操作方法和注意
事项。
第四部分：铝合金铸造技术的发展趋势
随着科技的不断进步，铝合金铸造技术也在不断发展。
新的材料和工艺的引入使得铝合金铸造具备更高的精度和效率。
例如，精密铸造、压铸和快速凝固铸造等技术的应用，使得铝合金铸造产品的质量得到明显的提升。
本节将探讨铝合金铸造技术的最新发展趋势和未来的发展方向。
第五部分：我对铝合金熔炼与铸造技术的观点和理解
铝合金熔炼与铸造技术在现代工业中扮演着重要的角色。
通过熔炼和铸造的工艺，可以生产出轻质、高强度的铝合金制品，满足各个领域的需求。
然而，随着对绿色环保的要求不断增加，我认为未来铝合金熔炼与铸造技术将更加注重能源的节约和废气的排放控制。
同时，技术的进一步创新和改进也将推动铝合金熔炼与铸造技术的发展，为工业生产带来更多的可能性。
总结回顾：
本文深入探讨了铝合金熔炼与铸造技术的多个方面，包括熔炼技术的发展与应用、基本原理、工艺流程，以及铸造技术的发展趋势等。
通过本文的阅读，读者可以对铝合金熔炼与铸造技术有更全面、深刻和灵活的理解。
最后，我分享了自己对这个主题的观点和理解，展望了铝合金熔炼与铸造技术的未来发展方向。
未来，随着对绿色环保的要求不断增加，铝合金熔炼与铸造技术将更加注重能源的节约和废气的
排放控制。
随着能源资源的日益紧张和环境保护意识的增强，铝合金
的熔炼与铸造过程需要更加高效、低能耗的技术来实现可持续发展。
首先，熔炼技术方面，未来将会有更多的研究和创新，致力于降低熔
炼过程中的能耗。
目前，铝合金熔炼的主要能耗在于电能和燃料的消耗，因此，提高电炉和燃煤电厂的能效将是一个重要的发展方向。
可
以通过改进炉内的热传导、加热设备的优化以及废热回收等方式来降
低能耗，并将绿色新能源应用于熔炼过程中，如太阳能和风能等。
同时，研究开发高效燃烧器和净化烟气的技术，以降低废气排放对环境
的影响。
其次，铸造技术方面，未来的发展趋势将是自动化、智能化和高精度。
随着工业4.0的到来，智能制造成为行业的新趋势，铝合金铸造也不
例外。
自动化系统可以提高生产效率，减少人力成本，并确保产品的
质量稳定性。
例如，利用机器人技术来进行铸造过程中的操作，可以
提高生产效率和产品质量，并减少人员的劳动强度。
另外，高精度铸
造技术的发展也将为铝合金铸造领域带来更多的可能性。
利用先进的
模具设计和加工技术，可以制造出形状复杂、尺寸准确的铝合金零件，满足不同行业的需求。
此外，材料科学的进步也将推动铝合金熔炼与铸造技术的发展。
通过
研究和开发新的铝合金材料，可以提高其力学性能和耐腐蚀性能，从
而拓展其在不同领域的应用。
同时，新材料的研发也可以提高材料的
可回收性和可再利用性，以实现资源的循环利用，符合绿色环保的要求。
总之，未来铝合金熔炼与铸造技术的发展将更加注重能源的节约和废气的控制，同时也会推动技术的创新和改进。
通过提高炉内能耗的效率、降低废气排放、推动自动化和智能化、提高铸造精度以及研发新材料等方面的努力，铝合金熔炼与铸造技术将为工业生产带来更多的可能性，并在绿色环保的背景下持续发展。