1、1、铝合金熔炼技术的发展现状与展望 铝合金主要用于车辆制造工业和飞机工业。交通工具要求零件强度高、重量轻、 节省燃料,增加承载能力。 因此,促使人们在传统熔炼技术的基础上,进行研究和开发, 以满足零件的性能要求。近年来铝合金的熔炼技术有了显著的进步,现就熔炼设备、 熔液质量控制.作如下简要综述。 1.1、熔炼设备 由于对产品质量要求不断提高和市场竞争日趋激烈,为了获得质量高又经济的 铝合金熔液,对于其熔炼设备的选择和使用越来越重视了。近年来,火焰炉、反射炉、 电阻炉和感应炉等传统用炉都有所改进.熔炼炉结构发展的方向是:操作过程自动 化、应用新型加热材料、新型耐火材料和新熔剂。 1.1.1、火焰
2、炉 火焰炉以节省燃料、减少金属损失、充分利用排出气体的热量和改善劳动条件 为改进目标。 英国 British Licensee Buros Eng ,公司研制出的供热碳化硅陶瓷管可以使火 焰不直接与金属接触,并且节省燃料 20 一 70%:法国 W Strikfeldt 英国 British Aluminium Pic 轧板厂,1985 年以前使用火焰炉熔炼轻合金,由于灰、气排 出和热损失,金属损失达 14% , 改用中领炉后,金属损失由 14%降至 1% , 熔炼金属 价格由 169 英镑/吨降至 79 英镑/吨 : Brown Bevery 公司用中颇电炉取代火焰炉 熔练铝合金回炉料,金属
3、很耗由 8%降至 2% , 合金添加剂吸收率由 80%提高到 98%, 吸收时间由 2 小时减至 15 分钟,而且工作环境也得到改善。 综上所途,熔练铝合金最适宜的用炉是中颇感应电炉,而电阻炉作为保温、浇注 用炉效果最好。 1.2、熔液质量控制 由于人们对铸件性能的要求日益提高.从而加强了对金属熔液处理技术和测量 技术的研究和开发,以保证获得高质的合金熔液。熔液质量控制发展趋势是:研究准 确、快速而简单的侧定气体的方法;开发无毒、无污染的除气措施;应用晶粒细化予 制合金和长效、不吸气、无污染的变质剂。 1.2.1、化学成分侧定 普遥采用光谱分析仪,特别是采用计算机辅助计算光谱仪发射来检测熔液的
4、化 学成分,在短时间内就可取得分析元素的定量结果。 1.2.2、氧化物含量测定 由于氧不溶于铝合金熔液,以氧化铝的形式存在于夹杂物中 而夹杂物绝大部分 为氧化铝,偶尔也有氮化物、硫化物、碳化物或其它化合物。侧定氧化铝的常用方法 有: 1） 热提取法 2 ) 中子激活法 3 ) 定量金相法- 4 ) 电子束熔化法 5 ) 离心分离加热法 6 ) 过滤法 7 ) 超声法 8 ) 电阻脉冲法 9 ) 车间最 低标准法 1.2.3、氢的测定 通常铝合金熔液含氢 0.05 一 0.5cm/100g 之间,如果含量为 0.1cm/100g 就会对 质量造成危害。脱气前知道熔液含氢量是选择最佳脱气方法的依据
5、。目前铸造厂常 用测量含氢的方法有: 1)Staube 一 Pfeiffer 法 2 ) AISCAN 法 3 ) CHAPEL 法 1.2.4、熔剂净化 使用熔剂的主要目的是防止合金氧化,也有清理坩埚壁上污物和脱气的作用。 现 在的熔剂主要是由氯化物和氟化物及能获得特殊性能的添加物组成。固体熔剂制成 粉末状,用喷枪在熔液表面下输入定量熔剂。 喷枪在熔液中停留时,熔剂熔化成小滴, 当小滴浮向熔液表面时,由于其表面积增大,加速了对熔液的净化作用。 另外,喷枪释 放出的卤化物气体形成气泡进行脱气;正确使用熔剂还可以节省铸造成本,据报导, 熔炼 4500kg 铝合金节省 495 美元。 1.2.5、
6、脱气 现在普遍采用的脱气方法是向铝合金熔液中喷射气体,气体形成小气泡通过熔 池上升时,由于合金熔液与气泡间的压差作用,合金熔液中的氢向气泡扩散,达到脱 气目的。 喷射用具有喷枪、多孔耐火材料柱塞(管)、旋转叶片。喷射用气体有氮、氯、 氩和氟里昂 12 等。最近流行用六氟化硫与氩或氮的混合气体,其脱气效果好。 旋转叶片脱气技术能使合金液产生大量小气泡,这些小气泡上升缓慢且与金属 液接触面积较大,利于氢气的排除;该技术在实施过程中,合金液不产生湍流.因该技 术是旋转叶片与喷枪技术的复合技术,所以,不但除气效果好,而且利于杂物浮出液 面。采用卤族元素制成的熔剂更容易与杂质结合,便于除渣。 此外,还有搅动脱气法,由电磁感应使铝合金液体产生旋转搅动,达到脱气和除 渣目的;利用真空技术脱气,可获无气孔、无疏松的优质铝合金铸件。 1.2.6、晶粒细化 晶粒细化是介入外来晶核改善熔液质量,使铸件强度增加,特别是韧性提高,还 能改善铸造工艺性能。 研究不同合金添加剂对铝合金晶粒细化的作用,已经持续了 50 年。近年来的结 论是:添加 Ti 和 B 显得特别有效。 Ti 在
