过共晶铝硅合金变质用铝磷合金技术应用
过共晶铝硅合金变质用铝磷合金技术应用
引言：
铝硅合金是一种具有良好性能的铝基合金材料，其广泛应用于航空、航天、汽车和电子等领域。然而，铝硅合金的应用受到其低熔点和高温蠕变等问题的限制。为了改善铝硅合金的性能，可以通过变质处理来提高其力学性能和高温稳定性。铝磷合金作为一种理想的变质剂，具有优异的性能，被广泛应用于过共晶铝硅合金的变质处理中。
1. 铝硅合金的特点和应用领域
铝硅合金是以铝为基础，添加适量的硅元素制成的合金材料。其具有密度低、强度高、导热性能好、耐磨性好等优点，广泛应用于航空、航天、汽车和电子等领域。然而，铝硅合金的低熔点和高温蠕变等问题制约了其在高温环境下的应用。
2. 铝硅合金的变质处理
变质处理是通过合金中的某种元素或化合物来改变其晶体结构和性能的处理方法。对于铝硅合金来说，变质处理可以提高其力学性能和高温稳定性，使其在高温环境下具有更好的应用性能。
3. 铝磷合金的性能和应用
铝磷合金是一种以铝为基础，添加适量的磷元素制成的合金材料。其具有高熔点、高强度和良好的热稳定性等优点，被广泛应用于铝
合金的变质处理中。铝磷合金可以通过溶解、混合和重熔等工艺与铝硅合金进行反应，生成弥散分布的磷化物相，从而改善铝硅合金的晶体结构和性能。
4. 铝磷合金的应用于过共晶铝硅合金的变质处理
过共晶铝硅合金是指铝硅合金中硅的含量超过共晶组织的比例。在过共晶铝硅合金中，硅元素往往以枝晶的形式存在，导致合金的力学性能和高温稳定性较差。通过铝磷合金的应用，可以在过共晶铝硅合金中形成弥散分布的磷化物相，从而改善合金的晶体结构和性能。磷化物相的存在可以细化合金的晶粒，提高其力学性能和高温稳定性。此外，磷化物相还可以阻碍硅元素的扩散，减缓合金的高温蠕变速率，提高合金的使用寿命。
5. 铝磷合金技术应用的研究进展
近年来，针对铝硅合金的变质处理，铝磷合金技术应用的研究取得了一系列重要进展。研究人员通过调整铝磷合金的成分和处理工艺，成功地实现了对过共晶铝硅合金的微观结构和性能的改善。同时，还对铝磷合金技术应用的机理进行了深入的研究，为进一步优化铝硅合金的变质处理提供了理论依据。
结论：
铝磷合金技术应用于过共晶铝硅合金的变质处理可以显著改善合金的晶体结构和性能，提高其力学性能和高温稳定性。随着研究的深
入，铝磷合金技术应用在铝硅合金领域的应用前景将会更加广阔。通过不断优化合金的成分和处理工艺，可以进一步提高铝硅合金的性能，满足不同领域对材料性能的要求。
Al-Si研究现状
1.4 Al-Si合金的研究现状 铝的比重小，塑性好，具有优良的导电性和导热性，表面有致密的氧化膜保护，抗腐蚀性好，而且回收成本低，是一种可持续发展的有色金属。在纯铝中，加入其它金属或非金属元素，能配制成各种可供压力加工或铸造用的铝合金。由于铝的密度小，其比强度(拉伸强度/比重)远比灰铸铁、铜合金和球墨铸铁的高，仅次于镁合金、钦合金和高合金钢[80]。铝及其合金的上述优点决定了它在工业上越来越重要的地位和突飞猛进的发展。铝的消费己从最初的军工、航空航天、电力、机械等传统领域扩展到交通运输、建筑等领域，其中交通、建筑及包装三个领域的消费比例约占消费总量的70%，而汽车工业的发展也为铝材消费提供了巨大的市场空间。 铝合金最早于1903年试用于内燃机活塞，其成分为Al-10%Zn-3.5%Cu，然而其耐热性不能满足要求，不久就被放弃，但对活塞材料的发展是个突破。随后欧美研制出Al-8%Cu合金，改进了活塞的耐热性，基本上满足了当时活塞的使用要求，因而该合金曾盛行了一个时期。1921年“Y合金”(Al-4%cu-1.5%Mg-2.0%Ni)问世，合金中加入Cu和Mg起到弥散强化作用，加Ni 生成NiA13金属间化合物，提高了合金的抗高温蠕变性能。这样，“Y合金”以其高耐热性、较好的铸造和锻造性能而作为典型的活塞用铝合金而广泛使用。我国研制成功RR合金(Al-2%cu-l%si-1%Fe-1.5%Mg-1%Ni)，通过加入Ni、Fe等合金元素提高了耐热性81】。 1920年PacZ发现Na对Al-si二元共晶合金具有变质作用[82]，能改变合金的显微组织，显著提高合金的力学性能，Al-si共晶合金开始应用于活塞生产。1924年德国KS公司研制成功膨胀系数低于“Y合金”的A1-Si系活塞合金—KS245合金(Al-14%Si-4.5%Cu- 1.5%Ni-0.7%Mg)。1926年KS公司研制成功过共晶Al-Si合金KS280，达到进一步降低合金热膨胀系数的目的。从此，过共晶AI一Si合金得到了发展。1929年美国Alcoa公司取得了共晶AI-Si合金专利。由于共晶Al-si合金具有热膨胀系数小、高温强度高、体积稳定性好、耐磨性好、工艺性能好、成本较低等优点，因此在活塞材料中逐步占据统治地位。 用Al-si多元合金作为发动机用活塞材料，从成分选择上经历了从亚共晶到共晶再到过共晶的发展过程，处理工艺上特别是变质处理经历了由单一变质向
论述铝合金的熔体处理
论述铝合金的熔体处理 1 前言 铝及铝合金因其优异的性能被广泛应用于航天、航空、交通运输、建筑、包装、电子、印刷、装饰等众多国防和民用领域。在金属材料中，铝合金的应用范围和用量仅次于铁，约占有色金属用量的1/3，随着铝及铝合金的大范围应用，对其性能要求也越来越高、越来越多样，而铝及铝合金的良好性能与其熔炼铸造是分不开的。熔铸是铝加工的第一道工序，为后序的轧制、锻造、挤压等生产提供锭坯，铸锭质量的好坏直接与各种铝材的最终质量紧密相关，故要获得良好的构件，必须从熔体处理开始。铝合金熔体净化处理是生产高质量的铝铸件的基本保证措施之一，也是提高铝合金综合性能的主要手段之一，对疏松、气孔、夹杂等的形成有重要影响，而且直接影响铝铸件的物理性能、机械性能以及使用性能。 2 熔体净化方法 所谓净化处理就是就是采用各种措施使铝熔体中不希望存在的气体与固态物质降到所允许的范围以内，以确保材料的性能符合标准或某些特殊要求。铝合金净化方法按其作用机理可分为吸附净化和非吸附净化两大基本类型。 2.1 吸附净化 吸附净化主要是利用精炼剂的表面作用，当精炼剂（如各种气体、液体、固体精炼剂及过滤介质）在铝熔体中与氧化物夹杂或气体相接触时，杂质或气体被精炼剂吸附在其表面上，从而改变杂质的物理性质，随精炼剂一起被除去，以达到除气除杂的目的。吸附净化的方法主要有：浮游法、熔剂法、过滤法等。 (1)浮游法 浮游法也叫气体吹洗法，它是将气体通入到铝熔体内部，形成气泡，熔体中的氢在分压差的作用下扩散进这些气泡中，并随气泡的上浮而被排除，达到除气的目的。浮游法主要包括惰性气体吹洗、活性气体吹洗混合气体吹洗以及氯盐净化等。无毒精炼剂主要由硝酸盐等氧化剂和碳组成，在高温下反映生成氮气和二
工程材料及应用考试题(含答案).
一、名词解释 1.致密度:致密度就是晶胞中原子所占体积与晶胞体积之比;它表示晶体的原子排列密集程度。 2.疲劳强度:在交变应力作用下,材料可经受无数次循环而不发生断裂的最大应力就是疲劳强度。 3.加工硬化:金属材料经塑性变形后,强度以及硬度显著提高,而塑性韧性则很快下降的这种现象就是加工硬化。 4.调质处理:将钢淬火后再高温回火的热处理工艺。 5.再结晶:指经冷塑性变形的金属在加热时,通过再结晶晶核的形成及其随后的长大、最终形成无畸变的新的晶粒的过程。 6.石墨化:是指铸铁中析出碳原子形成石墨的过程。 7.时效:淬火后的铝合金随时间延长而发生的强化现象。 8.淬硬性:钢在淬火时的硬化能力,用淬火后马氏体所能达到的最高硬度来表示。 二、填空题 1.γ-Fe的一个晶胞内的原子数为( 4 。 2.过冷度是指(实际结晶温度与理论结晶温度之差,其表示符号为(△T 。 3.马氏体的显微组织形态主要有(板条马氏体、(片状马氏体两种;其中(板条马氏体的韧性较好。 4.按钢中合金元素含量,可将合金钢分为(合金结构钢、 ( 合金工具钢、 ( 特殊性能钢。
5.在图示的铁碳合金相图中: (a标出各点的符号。 (b填上各区域的组织组成物。 (c指出下列各点的含碳量:E( 2.11% 、C( 4.30% 、P (0.0218% 、S(0.77% 、K( 6.69% 。 (d在下表中填出Fe-Fe3C合金相图中各水平线的温度、反应式、反应产物的名称
6.在金属学中,冷加工与热加工的界限是以(再结晶温度来划分的,因此Cu(熔点为1084℃在室温下变形加工称为(冷加工,Sn(熔点为232℃在室温下变形加工称为(热加工。 7.共析钢加热时,奥氏体的形成是由(奥氏体晶核的形成、(奥氏体晶核的长大、(残余渗碳体的溶解和(奥氏体成分的均匀化等四个过程所组成。 8.齿轮材料主要是(塑料、(渗碳钢和(调质钢。 9.淬火钢进行回火的目的是(消除残余内应力,改善和调整钢的性能,回火温度越高,钢的强度与硬度越(低。 10.球化退火的主要目的是(使钢中的碳化物呈球状或颗粒状均匀分布,改善钢的强度和硬度,便于后续机械加工和最终热处理,它主要适用于(共析钢、过共析钢和合金工具钢等钢。 11.手工钢锯锯条用( T12 钢制造,其热处理工艺是(球化退火后淬火加低温回火。 12.机械零件的使用性能指零件在使用状态下材料应该具有的(强度和(韧性。
10：铝合金熔炼实验有色金属冶金学
铝合金熔炼实验 参考：铝合金熔炼与制备，广东科技出版社，罗启全，2003 小注：以形变铝合金7055为例 一实验目的和意义 在铝合金生产中，熔炼是一个非常关键过程，它直接影响最终产品的质量。通过本次实验，要求达到以下目的： 1．掌握铝合金配料、熔炼过程； 2．了解铝合金熔炼中精炼的必要性和原理； 3．了解铸造铝合金熔炼中变质的必要性和原理； 二实验原理及方法 铝合金的熔炼与铸造多数都在敞开的大气中进行，熔融铝液直接与空气接触，铝容易氧化成氧化铝夹杂存在于铝液中。此外高温铝液会和H2O（来自空气或工具、原料中的吸附水）发生反应，生成[H]溶解在铝中。这些气体和杂质会对铝合金内部及其表面质量、物理性能、力学性能、铸造工艺性能等产生很大的影响。和炉气中的N2、CO、H2O、CO2、H2等气体接触，造成铝合金吸气；此外，固态时吸气少，随着温度的升高，溶解度缓慢增加，当达到金属或合金的熔点时，溶解度突然急剧增加，当金属或合金熔化后再升温，则溶解速度更快，这是因为熔融金属或合金与大气发生非常活泼的化学反应。 铝合金熔炼过程要按照目标合金需求加入合金元素。对于形变铝合金，比如7055，需要加入Cu、Zn、Mg等；合金主要成分为：Al-8.5%Zn-2.4%Cu-2.2%Mg。选用原料是纯Zn、纯Cu、Al-48%Mg中间合金。操作顺序： ●烘烤原料：将配好的纯Zn、纯Cu、Al-48%Mg中间合金在烘箱中烘烤 到200~300℃，充分去除水分； ●熔化纯铝：在电阻炉中熔化纯铝，过热到710~720℃。 ●添加铜锌：先加Cu，靠自重（密度8.9g/cm3）沉入铝液底部，然后加 入Zn,为防止Zn的剧烈氧化，要直接压入熔体内部。通过搅拌促进合 金溶解。 ●熔体精炼：熔体温度710~720℃时加入精炼剂对熔体进行精炼处理，加
解释变质处理及其原理
变质处理原理变质处理的目的及方法？ 铝合金变质的原理？ 变质处理的目的及方法？ 铝合金变质的原理就是改善了合金的强度和塑性。 应用最多的是铝硅合金，其成分在共晶点附近，因而具有优良的铸造性能，即流动性好，但其组织为粗大的针状硅晶体和α固溶体组成的共晶体，以及少量的多面体形的初生硅晶体。因为粗大的针状组织，所以合金韧塑性较差，需要进行变质处理。 浇注前加入变质剂（常用钠盐），促进硅形核，并吸附在硅表面阻碍它长大，而使合金组织细小，最终改善了合金的强度和塑性。 铝合金变质的原理？ 铝合金变质的原理：所谓变质处理就是在少量的专门添加剂(变质剂)的作用下改变铸态合金组织，使金属或铝合金的组织分散度提高的过程。目前，这种处理方法的技术术语很不统一，有的叫细化处理，还有的叫孕育处理。变质处理的分类也各不一样。 铝合金变质的原理？ ①铝合金产品的保存环境、温度和湿度都比较适合霉菌生长；
②铝合金表面混有一定的物质它会自动向空气中吸收水分形成一种原电池腐蚀反应，最适合霉菌的生长； ③铝合金表面有油脂、纤维素等一些适合霉菌生长的土壤，只要温度和湿度适宜，霉菌就会快速生长。 al-si合金的变质处理原理？ Al-Si合金铸造后得到的组织是粗大的针状硅晶体和α固溶体的共晶组织，粗大的硅晶体极脆，严重地降低了合金的塑性和韧性。为改善合金的性能需采用变质处理，即在浇注前在合金液体中加入变质剂(常用钠盐混合物)，以细化合金组织，提高合金的强度和塑性，由于钠能促进Si的生核，并能吸附在Si的表面阻碍它长大，使合金组织细化，同时使共晶点右移，原合金成分变为亚共晶成分，所以变质后的组织为初生α固溶体细密的共晶体(αSi)组成。 氢氧化钠变质原理？ 氢氧化钠变质原因可能是吸收了空气中的水而发生了潮解，或者与空气中的二氧化碳发生反应生成碳酸钠而变质。 氢氧化钠，强碱性无机物，俗称苛性钠、火碱、烧碱等，呈无色透明晶体状，不溶于乙醚等，易溶于甘油、水等，氢氧化钠水溶液具有极强的腐蚀性。
高硅铝合金变质工艺研究
高硅铝合金变质工艺研究 摘要:高硅铝合金具有较好的使用性能,但合金中普遍存在着初晶硅相粗大问题,恶化了合金的力学性能,限制了其在工业的广泛应用。本文分析了不同变质方法对合金中硅相组织影响。研究表明:Al-25Si经稀土变质后,硅相形貌由变质前粗大不规则形状转变为细小规则的球状;初生硅的尺寸由变质前的300μm左右细化到35μm左右;同时发现稀土发挥变质作用时,30min～40min可充分发挥稀土氧化物对过共晶铝硅合金中初生硅的变质效果。 关键词:过共晶铝硅合金变质处理细化 铝硅合金因为具有密度小、尺寸稳定性好、耐磨等特性,适于制造各种轻质结构件,在航天、交通运输、机械加工等部门得到了广泛应用[1]。在共晶铝硅合金的基础上,提高Si含量可得到高硅过共晶铝硅合金,其耐磨性、尺寸稳定性和抗咬合性能均有大幅度的提高。然而,传统的铸锭冶金工艺制备的高硅Al-Si系合金,其硅相粗大,大大降低了合金的力学性能。因此,如何来控制硅相的形态、尺寸和分布来改善材料的性能,也就成为了这类工作的研究重点。为此,本文将采用不同变质处理工艺、达到改善初晶硅形态和组织控制的目的。 1、实验材料与方法 实验采用原材料为工业纯铝（铝质量分数≥99.7%）、工业结晶硅（硅含量≥99.7%）、纯铜、纯镁,中间合金为Al-10Mn、Al-20Fe等,配置成Al-25Si-1Cu-1Mg-0.7Fe-1Ni（质量百分数）成分合金。将配制好的过共晶铝硅合金放入坩埚炉中加热,待过共晶铝硅合金熔体温度达到950℃时,然后加入变质剂并均匀搅拌,保温10～50分钟,之后浇注。 2、实验结果与分析 在本次实验中,研究了磷和锶复合变质剂对过共晶铝硅合金的影响。根据前人实验结果[2],磷是过共晶铝硅合金中初生硅的有效变质剂,锶可以明显地细化共晶硅。不同变质剂的变质机制有可能是不一样的,把不同变质剂组合起来加入到合金熔体中,从而尽可能地使不同变质剂的优点都能得到充分地发挥,最终使合金组织得到较好的变质效果。因此,如果将磷和锶组合起来作为复合变质剂,那么初晶硅和共晶硅在变质处理过程中就可能同时得到细化。 在未变质的过共晶铝硅合金中,初生硅呈现粗大的星形、板片状及多边形形貌,而在稀土氧化物变质的过共晶铝硅合金中,初生硅的形貌变得更为复杂。由图1(右)可以看出随着变质时间的增加,过共晶合金组织中初生硅晶粒的半径明显减小,圆整度逐渐增大;当变质时间超过30Min以后,由于稀土化合物的产生快要完成,其半径的下降以及圆整度的上升趋于平缓。根据过共晶铝硅合金中初生硅的变质机制,导致初生硅具有这种极其复杂形状的最可能原因是:由于稀土氧化物的加入,使初生硅的一些生长表面被毒化[4]。一般而言,变质剂元素对初生硅的内部结构产生毒化作用可能是通过两个途径来实现的:一种可能是毒化作用抑制了孪晶凹槽处的快速生长;另一种可能是导致孪晶密度的急剧增加,这样可在许多方向上迅速生长。本实验结果表明,随着变质时间的增加,初生硅晶粒的半径明显减小,单位面积上初生硅的数量逐渐增多,初生硅之间的间距也随之减小,割裂基体的严重程度大大降低,材料的力学性能会大大提高。 3、结语 (1)在Al-25Si合金中,磷铜和锶共同变质时,随着变质时间的增加,可获得相对
铝硅合金变质的方法及效果【详解】
铝硅合金是一种以铝、硅为主成分的锻造和铸造合金，一般含硅量为11%，同时加入少量铜、铁、镍以提高强度，密度约为2.6～2.7g/cm3，导热系数约为101～126W/(m·℃)，杨氏模量为71.0GPa，冲击值约为7～8.5J，疲劳极限为±45MPa。 铝硅合金由于质量轻、导热性能好，又具有一定强度、硬度以及耐蚀性能，因此，在汽车工业及机器制造业中广泛用来制作一些滑动摩擦条件下使用的零件。 变质处理的意义: 铸造铝硅合金因具有密度低、强度高、耐磨耐热性好、热膨胀系数小等优点，是铸造铝合金中应用范围广、产量大的一类合金。铝硅二元相图为典型的共晶型相图，共晶点硅的质量分数为11.7%，共晶温度为577℃。硅在铝中固溶度为1.65%，室温时固溶度约为0.05%，根据硅含量的高低，将铝硅合金分为亚共晶型、共晶型和过共晶型合金。在常规铸造铝硅合金的组织中，存在针状的共晶硅和粗大的形状复杂的初晶硅，恶化了合金的性能。在工业上采用变质处理来改变硅相的形貌，使其以有利的形状、较小的尺寸均匀分布在基体中，对于提高铸造铝硅合金的性能具有很好的效果。 变质的方法及效果: 能对铝硅合金中共晶硅起到变质作用的元素有多种，如Na、Sr、Ba、Bi、Sb和稀土元素Ce等。其中变质作用最为显著、在生产上应用广泛的是Na，近年来Sr变质也逐渐在生产上得到应用。
当用含有氟化钠成分的复合盐类变质剂（例如成分为ωN▪F=45%，ωN▪Cl=40%，ωKCl=15%）对铝液进行处理，或往铝液中加入AI-Sr合金，以使铝液中含有残留Na为ωNa0.001~0.003%或残留Sr为ωSr=0.01～0.03%时，能得到良好的变质效果，使合金组织中的共晶硅变成纤维状从而显著提高合金的强度和塑性。 变质处理除了改变硅晶体结构外，还使合金的共晶程度有所改变。用Na进行变质处理，会使共晶点右移，即使共晶含硅量增高，因此当处理前合金为共晶成分时，经过处理后即变为亚共晶成分。 变质处理在铸造铝合金生产上应用非常普遍，实际上对ωSi=5~11%的铝硅合金都实行晶成分范围内，随合金含硅量的提高，变质的效果越显著，前且变质处理在提高合金塑性方面的效果比在提高强度方面更为显著。 变质处理的效果还与合金的结晶过冷度（铸件的冷却速度）有关，铸件壁愈厚，即冷却愈缓慢时，变质处理的效果愈小。这称为变质处理的壁厚敏感性。同理，变质处理在金属型铸造条件下的效果比砂型铸造更显著。不同变质元素的壁厚敏感性大小不同。用Na或Sr进行变质时，壁厚敏感性较小，而用Sb或Bi进行变质时，壁厚敏感性较大，即只有在较薄壁铸件或在金属型铸造条件下，才有显著的变质效果。 铝硅合金的变质处理也有衰退的现象，即变质的效果随着处理后时间的延长而逐渐消失。这一点与铸铁中孕育衰退的现象是相似的。变质效果的衰退是由于合金中变质元素的残留量随
铝合金的变质剂的变质效果和特点
铝合金的变质剂的变质效果和特点铝合金的变质剂的变质效果和特点 1)钠盐变质剂变质方法 Na可使共晶硅的结晶由短圆针状变为细粒状，并降低共晶温度，增加过冷度，细化晶粒。其细化效果，对冷的慢的砂型、石膏型铸件而言比较好，还有分散铸件(铸锭)缩窝的作用，这对要求气密性好的铸件有重要的作用。钠盐变质法的成本低，制备也比较简单，适合批量小、要求不很高的产品，其缺点是:钠是化学活泼性元素，在变质处理中氧化、烧损激烈、冒白色烟雾，对人体和环境都有危害，操作也不太安全，特别是易使坩埚腐蚀损坏，它的充分变质有效时间短，一般不超过1h。钠还使Al-Mg系合金的粘性增加，恶化铸造性能，当钠量多时，还会使合金的晶粒催化，所以Al-Mg系合金和含Mg量高于2%的Al-Si合金，一般都不用钠盐变质剂来进行变质处理，以免出现所谓“钠脆”现象。 2)铝锶中间合金变质法 这是国外使用的较多的一种长效变质方法。加入量为炉料总重量的0.04-0.05%的Sr。其优点是变质效果比钠盐好，氧化烧损也比钠盐小，有效变质持续时间长，对坩埚的腐蚀性也比钠盐小，因而可使坩埚的使用寿命延长。这种变质法操作也比使用钠盐安全卫生，不产生对人体和环境有害的气体，变质效果也比钠盐好，一般有80-90%的良好变质合格率。其缺点是:成本比钠盐高，要预先配制成中间合金(否则就要采用锶盐变质剂)，没有钠盐那样的有分散铸件缩窝的作用。 3)铝锑中间合金变质法 这种方法也是用的较多的一种长效变质方法。加入量为炉料总重量的0.2-0.3%的Sb，可获得长效变质效果，即使到铝合金重熔，此变质效果仍起作用。其变质效果与合金的冷却速度有关，冷却速度快(如在金属型中铸造)，变质效果好;冷却速度慢(如在石膏型、砂型中铸造)，则变质效果差。但应注意，已经过钠盐或锶盐
铝合金液熔体处理晶粒细化与变质处理
职业教育材料成型与控制技术专业 教学资源库 《铝合金铸件铸造技术》课程教案 铝合金液熔体处理 —晶粒细化与变质处理 制作人：张保林 陕西工业职业技术学院
铝合金液熔体处理 ——晶粒细化与变质处理 一、概述 对铝合金熔体进行细化、变质处理，以控制铝铸件的铸态组织是铸造铝合金熔炼的重要一环，也是获得高品质铝铸件的基本条件。 对于A1-Cu系、Al-Mg系、Al-Zn系等固溶体型合金，为防止产生铸造裂纹，提高力学性能，一般都需要进行细化处理，以使α(A1)固溶体的晶粒细化；对A1-Si系合金一般也常对其进行α(A1)晶粒细化处理。 二、晶粒细化 α(A1)晶粒细化处理。常用的晶粒细化剂有钛、硼、锆及稀土金属等，以中间合金或盐类形式加入铝液。 （1）中间合金形式加入 常用细化剂主要有Al-Ti、Al-B、Al-Ti-B和Al-Ti-C等中间合金。这些细化剂加入铝液后产生大量的TiAl3、AlB2、TiB2、TiC等微粒，它们熔点都较高，且晶格常数与α(A1)固溶体的很相近，所以作为异质核心抑制树枝状初生α(A1)晶粒的长大。 不同的细化剂细化效果和衰退特性是有区别的。常用的Al-5％Ti、 Al-5％Ti-1％B和A1-4％B细化剂对A356合金(与ZLSi7Mg相近)晶粒作用效果比较见图1。
图1 A356合金晶粒细化效果比较 细化剂的加入量和合金种类、成分、加入工艺、熔炼温度、浇注时间等有关，细化剂的加入温度一般为710～730℃，加入量占合金的0.4％～0.6％。添加Ti、B元素细化处理的铝液中，如果存在Zr、Cr、Mn等元素，将减弱细化效果，甚至出现“中毒”而失去细化效果。其原因有些研究者认为是由于Zr、Cr、Mn等元素与TiAl3、TiB2、TiC微粒之间发生作用，形成了新相改变了原有的点阵常数，因而失去了异质核心作用所造成的。 （2）盐类形式加入。 含有很强晶粒细化作用的Ti、B、Zr等元素的氟钛酸钾、氟硼酸钾、氟锆酸钾等盐类物质。用盐类细化剂处理时由于反应生成的TiAl3、TiB2 等微粒细小且弥散分布在整个熔体内，细化效果好，抗衰退能力强。 盐类细化处理时细化剂组成、加入量和加入温度见表1。
熔炼综合实验报告
综合实验论文 高强韧铝硅合金组织性能的研究（抗拉强度≥ 350MPA）
【摘要】：汽车、航空两大领域中零件轻量化的需求促进了高强韧铝合金的研究。高强韧铸造铝合金材料近年来的研究进展。依据金属强化理论，提出了获得高强韧铸造铝合金材料的途径，并指出了进一步研究的方向。 【关键词】：铝硅合金高强韧材料晶粒细化变质处理人工时效
目录 1 前言 (1) 1.1课题研究目的和意义 (1) 1.2课题的研究内容 (2) 2 试验方案及研究方法 (3) 2.1铝合金的强化 (3) 2.1.1固溶强化 (3) 2.1.2沉淀强化 (3) 2.1.3组织细化强化 (4) 2.2合金元素的作用. (4) 2.3合金的熔炼 (6) 3 合金成分设计与细化的研究 (7) 3.1合金的成分设计 (7) 3.2合金的晶粒细化研究 (8) 3.2.1盐类细化剂 (9) 3.2.2 Al-Ti中间合金 (9) 3.2.3 Al-Ti-B中间合金 (10) 3.2.4新型中间合金细化剂 (10) 3. 3减少合金中的有害杂质 (11) 3. 4合金化 (12) 3. 5热处理工艺 (12) 4 合金试样的制备 (14) 4.1合金的铸造阶段 (14) 4.1.1熔炼用辅助材料 (14) 4.1.2熔炼用材计算 (15) 4.2合金的热处理段 (16) 4.2.1热处理工艺的分类及状态 (16) 4.2.2热处理用设备及工艺 (19) 5 实验结果与论 (20)
5.1合金的拉伸试验……………………………………………………………………. 5.2合金的金相显微结构…………………………………………………………………….. 6 结论 参考文献 致谢.
铝合金熔炼常用术语和定义
铝合金熔炼常用术语和定义 1、熔炼：通过加热使金属由固态转变为液态，并通过冶金及反应去除金属液中的杂质， 使其温度和成分达到规定要求的过程和操作。 2、熔化率：在单位时间内熔化的金属的重量。金属总重量之差。 3、挥发损耗：合金熔炼过程中，由合金元素蒸发所造成的损耗，即投炉金属总重量与 收得金属总重量之差。 4、元素烧损：合金熔炼过程中某些合金元素的损耗。一般以该元素损失量占加入量的 百分率表示。 5、元素增加：合金熔炼过程中，由于金属炉料与燃料和炉衬接触导致某些元素含量的 增加。 6、熔池：炉内、坩埚内或浇包内的熔融金属。凝固过程中残留在枝晶间的熔融金属也 称为熔池。 7、熔炼损耗：熔炼过程中，由金属氧化、蒸发等原因造成的金属炉料损耗，即投炉金 属总重量与收得 8、熔剂：在冶金过程中，用以覆盖熔池表面，降低熔渣熔点，调整熔渣粘度及脱除金 属液中的气体和杂质的物质。 9、除气剂：用以从熔融金属和合金中除去气体的物质。 10、覆盖剂：盖在熔池表面形成液态隔离层的物质。主要用于隔离大气对金属的作 用，有的还起促进冶金反应的作用。 11、炉料：装入熔炼炉内材料的总成。 12、金属炉料：装入熔炼炉内参与熔炼过程的金属材料、包括金属锭、中间合金、 废金属、回炉料等。 13、中间合金【母合金】：为了便于把合金元素（尤其是易氧化和难熔元素）加入铸 造合金而特殊制备的合金。他比支架加入某种元素更能准确地控制铸造合金的成分和简化操作过程。中间合金成分的选择，首先要考虑使合金处于脆性区，以便使用是易于敲碎；其次是使其熔点尽可能低，，以简化铸造合金的熔炼操作。 14、回炉料：本车间废铸件、浇冒口、包底残留金属等送回熔炉重熔的金属原材料。 15、废金属料：作为炉料的废旧金属材料。 炉料计算：为控制铸件的化学成分，根据炉料组成绩熔炼过程中元素的变化，进行炉料配比的计算。
有色合金及其熔炼
有色合金及其熔炼 时间:2021-12-02 18:32来源:未知作者:吴光来点击: 48次 3.有色合金及其熔炼 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，再添加少量其它元素形成的多元合金系组成的。 1）Al-Si合金系（≥5%Si）该系合金具有良好的铸造性能，铝中添加硅后，能明显 提高铝液的流动性和铸造充填性能；减少收缩和热裂倾向。含有较多硅的合金热膨胀系数小、耐磨性能优良。含有少量的Mg、Cu等合金元素组成的多元Al-Si合金通过热处理有 明显析出强化的效果，适用于多种铸造方法。现在铸造铝铸件大多数都是采用该系合金， 它是铸造铝合金中牌号最多，应用最广泛的一类合金。 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。 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。 3.1.2以ZL102合金为例，分析其组织形态在变质处理前后的变化。 答:（基本成分Si10-13%）；变质处理：钠盐变质―二元变质剂。铝硅合金室温下组织为α（Al）和β（Si）两相组成。未变质时，Al-Si合金中的相呈针片状或粗大块状导致铝合金力学性能不高。变质后共晶组织为：共晶体（α+β）。
Al-5Ti-B对过共晶Al-18Si合金的变质效果
Al-5Ti-B对过共晶Al-18Si合金的变质效果 刘靓;李凯良;刘亚;吴长军;苏旭平;王建华 【摘要】采用Al-5Ti-B变质剂对过共晶Al-18Si合金进行反向变质处理,用光学显微镜观察合金的组织与形貌,研究变质剂加入量、变质温度和冷却速度对初晶硅的尺寸、形态和面积分数以及共晶组织的影响.研究表明:当Al-5Ti-B加入量(质量分数)为0.3%时,变质处理后Al-18Si合金中的初晶硅和共晶硅尺寸明显减小,初晶硅的面积分数减小;与其相比,变质剂加入量增加到0.6%时,初晶硅尺寸变化不明显,但共晶硅进一步细化;随冷却速率降低,变质处理后Al-18Si合金中初晶硅相的数量减少,但Si颗粒尺寸明显增大,并且共晶硅细化;与Al-18Si合金在720℃变质相比,该合金在780℃变质处理时,初晶硅的尺寸增大,但初晶硅的面积分数显著减小;合金在850℃变质处理后初晶硅的尺寸、面积分数都比720℃变质处理后明显减小;随变质温度升高,Al-Si合金中的共晶硅明显细化. 【期刊名称】《粉末冶金材料科学与工程》 【年(卷),期】2016(021)001 【总页数】6页(P59-64) 【关键词】过共晶铝硅合金;初晶硅;共晶硅;反向变质;变质机理 【作者】刘靓;李凯良;刘亚;吴长军;苏旭平;王建华 【作者单位】常州大学江苏省光优科学与工程协同创新中心,常州 213164;常州大学江苏省光优科学与工程协同创新中心,常州 213164;常州大学江苏省光优科学与工程协同创新中心,常州 213164;常州大学江苏省光优科学与工程协同创新中心,常
州 213164;常州大学江苏省光优科学与工程协同创新中心,常州 213164;常州大学 江苏省光优科学与工程协同创新中心,常州 213164 【正文语种】中文 【中图分类】TG292 硅含量(质量分数，下同)为17%~26%的过共晶铝硅合金，由于其密度和线膨胀系数较小、体积稳定性和耐磨性好，是一种十分理想的发动机活塞材料，得到广泛应用[1−2]。在没有经过特别处理的过共晶铝硅合金中，初晶硅呈粗大的板片状、五瓣星状或多角形块状，共晶Si呈粗针状。这种粗大的初晶硅组织会严重割裂基体，使合金的铸造性能和力学性能恶化，所以，在使用前必须对合金中的硅相进行有效的细化处理。目前，细化过共晶铝硅合金中的硅相的方法有超声波振动[3]、压力 铸造[4]、旋转磁场搅拌[5]、高低温熔体相混[6]、快速凝固[7]和变质处理[8]等。 变质处理因操作容易、成本较低以及能改善金属其它方面的性质而得到广泛应用。含磷元素的磷类变质剂对过共晶铝硅合金中的初生硅有很好的变质效果，但磷变质剂的缺点是吸气氧化量较大、变质温度较高和污染环境等[9]。稀土是过共晶铝硅 合金的一种优良变质剂，但当操作不当时，稀土产生较大的氧化烧损，还可能产生高熔点的偏聚物沉降[10]。王建华等[11]采用Al-5Ti-B中间合金对亚共晶 ZZnAl4Y锌合金进行反向变质处理，得到具有过共晶组织特征的ZZnAl4Y压铸锌合金。所谓反向变质处理，就是采用铝合金的变质剂Al-5Ti-B中间合金对不具备 初晶α-Al相的亚共晶ZZnAl4Y锌合金(该合金中w(Al)为4.0%左右，成分位于共晶点4.3% Al以左，凝固组织为初晶η-Zn和共晶组织)进行变质处理。经过反向 变质处理后，合金中的初晶η-Zn相变为初晶α-Al相。由于初晶α-Al相属于面心立方结构相，在锌合金中是一种强化相且塑性较好，初晶α-Al铝相增多不但提高锌合金的硬度和强度，而且显著提高锌合金的塑性和韧性。至今为止，还没有对过
铸造合金答案
铸钢 1、铸钢的分类 答：（1）按合金含量分类 低合金钢：合金元素总含量≤ 5%的钢。 中合金钢：合金元素总含量在5-10%范围内的钢。 高合金钢：合金元素总含量＞ 10%的钢。 微合金钢：合金元素(如V,Nb,Ti,Zr,B)含量小于或等于0.1%，而能显著影响组织和性能的钢 （2）按Fe-Fe3C相图分类 亚共析钢： 0.0218% ≤ wc ≤ 0.77% 共析钢： wc = 0.77% 过共析钢： 0.77%＜wc ≤2.11% （3）按含碳量： 低碳钢：C: ≤ 0.25% 中碳钢：C：＞ 0.25％≤ 0.6％ 高碳钢： C：＞0.6％ 2、铸钢特点 优点：强度高，韧性良好，具有可焊性 缺点：铸造流动性较差，易形成缩孔、热裂、冷裂及气孔，铸钢件的成品率低。用途：制造承受重载荷、受冲击和振动的机件 3、合金元素在铸钢中存在的形式 答:1）形成铁基固溶体 2）形成合金渗碳体 3）形成金属间化合物 4）形成非金属相（非碳化合物）及非晶体相 4、决定组元在置换固溶体中溶解度因素是什么？举例说明无限固溶和有限固溶。 答：元素的点阵结构、原子半径、电子结构相似-无限固溶， 点阵结构、原子半径相近，但电子结构相差较大-有限固溶 例如：Ni、Co、Mn、Cr、V等元素可与Fe形成无限固溶体。其中Ni、Co和Mn 形成以γ-Fe为基的无限固溶体，Cr和V形成以α-Fe为基的无限固溶体。 Mo和W只能形成较宽溶解度的有限固溶体。如α-Fe(Mo)和α-Fe(W)等。 5、无限扩大γ相区元素 答：这类合金元素主要有Mn、Ni、Co等。如果加入足够量的Ni或Mn，可完全使体心立方的α相从相图上消失，γ相保持到室温，故而由γ相区淬火到室温较易获得亚稳的奥氏体组织，它们是不锈钢中常用作获得奥氏体的元素。 6、无限扩大α相区 答：当合金元素达到某一含量时，A3与A4重合，其结果使δ相与α相区连成一片。当合金元素超过一定含量时，合金不再有α-γ相变，与α-Fe形成无限固溶体（这类合金不能用正常的热处理制度）。 这类合金元素有：Si、Al 和强碳化物形成元素Cr、W、Mo、V、Ti 、P及Be 铍等。 注意：含Cr 量小于7%时，A3 下降；含Cr 量大于7%时，A3 才上升。
再生铝生产工艺
再生铝生产工艺 1铝合金再生生产典型工艺 1.1再生铝熔炼工艺特点 再生铝是以回收来的废铝零件或生产铝制品过程中的边角料以及废铝线等为主要原材料，经熔炼配制生产出来的符合各类标准要求的铝锭。这种铝锭采用回收废铝，而有较低的生产成本，而且它是自然资源的再利用，具有很强的生命力，特别是在当前科技迅猛发展，人民生活质量不断改善的今天，产品更新换代频率加快，废旧产品的回收及综合利用已成为人类持续发展的重要课题，再生铝生产也就是在这样的形式下应运而生并具有极好的前景。 由于再生铝的原材料主要是废杂铝料，废杂铝中有废铝铸件（以Al-Si合金为主）、废铝锻件（Al-Mg-Mn、Al-Cu-Mn等合金）、型材（Al-Mn、Al-Mg等合金）废电缆线（以纯铝为主）等各种各样料，有时甚至混杂入一些非铝合金的废零件（如Zn、Pb合金等），这就给再生铝的配制带来了极大的不便。如何把这种多种成分复杂的原材料配制成成分合格的再生铝锭是再生铝生产的核心问题，因此，再生铝生产流程的第一环节就是废杂铝的分选归类工序。分选得越细，归类得越准确，再生铝的化学成分控制就越容易实现。 废铝零件往往有不少镶嵌件，这些镶嵌件都是些以钢或铜合金为主的非铝件，在熔炼过程中不及时地扒出，就会导致再生铝成分中增加一些不需要的成分（如Fe、Cu等）因此，在再生铝熔炼初期，即废杂铝刚刚熔化时就必须有一道扒镶嵌件的工序（俗称扒铁工序）。把废杂铝零件中的镶嵌件扒出，扒得越及时、越干净，再生铝的化学成分就越容易控制。扒铁时熔液温度不宜过高，温度的升高会使镶嵌件中的Fe、Cu元素溶入铝液。 各地收集来的废杂铝料由于各种原因其表面不免有污垢，有些还严重锈蚀，这些污垢和锈蚀表面在熔化时会进入熔池中形成渣相及氧化夹杂，严重损坏再生铝的冶金质量。清除这些渣相及氧化夹杂也是再生铝熔炼工艺中重要的工序之一。采用多级净化，即先进行一次粗净化，调整成分后进行二级稀土精变，再吹惰性气体进一步强化精炼效果，可有效的去除铝熔液中的夹杂。 废铝料表面的油污及吸附的水分，使铝熔液中含有大量气体，不有效的去除这些气体就使冶金质量大大下降，强化再生铝生产中的除气环节以降低再生铝的含气量是获得高质量再生铝的重要措施。 2再生铝原材料组成及预处理 2.1再生铝原材料组成 2.1.1废杂铝来源 目前我国再生铝厂利用的废杂铝主要来源于两方面，一是从国外进口的废杂铝，二是国内产生的废杂铝。 1、进口废杂铝 最近几年国内大量从国外进口废杂铝。就进口废杂铝的成分而言，除少数分类清晰外大多数是混杂的。一般可以分为以下几大类： ①单一品种的废铝 此类废铝一般都是某一类废零部件，如内燃机的活塞，汽车减速机壳、汽车轮毂、汽车前后保险栓。铝门窗等。这些废铝在进口时已经分类清晰，品种单一，且都是批量进口，因此是优质的再生铝原料。