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鋁合金變質劑的概念和它的作用

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鋁合金變質劑的概念和它的作用

發布日期:2018-07-30 作者: 點擊:

鋁合金變質劑的變質效果和特點

A)鈉鹽變質劑變質方法

Na可使共晶矽的結晶由短圓針狀變為細粒狀,并降低共晶溫度,增加過冷度,細化晶粒.其細化效果,對冷的慢的砂型、石膏型鑄件而言比較好,還有分散鑄件(鑄錠)縮窩的作用,這對要求氣密性好的鑄件有重要的作用.鈉鹽變質法的成本低,制備也比較簡單,适合批量小、要求不很高的産品,其缺點是:鈉是化學活潑性元素,在變質處理中氧化、燒損激烈、冒白色煙霧,對人體和環境都有危害,操作也不太安全,特别是易使坩埚腐蝕損壞,它的充分變質有效時間短,一般不超過1h.鈉還使Al-Mg系合金的粘性增加,惡化鑄造性能,當鈉量多時,還會使合金的晶粒催化,所以Al-Mg系合金和含Mg量高于2%Al-Si合金,一般都不用鈉鹽變質劑來進行變質處理,以免出現所謂“鈉脆”現象

B)鋁锶中間合金變質法

這是國外使用的較多的一種長效變質方法.加入量為爐料總重量的0.04-0.05%Sr.其優點是變質效果比鈉鹽好,氧化燒損也比鈉鹽小,有效變質持續時間長,對坩埚的腐蝕性也比鈉鹽小,因而可使坩埚的使用壽命延長.這種變質法操作也比使用鈉鹽安全衛生,不産生對人體和環境有害的氣體,變質效果也比鈉鹽好,一般有80-90%的良好變質合格率.其缺點是:成本比鈉鹽高,要預先配制成中間合金(否則就要采用锶鹽變質劑),沒有鈉鹽那樣的有分散鑄件縮窩的作用.

C)鋁銻中間合金變質法

這種方法也是用的較多的一種長效變質方法.加入量為爐料總重量的0.2-0.3%Sb,可獲得長效變質效果,即使到鋁合金重熔,此變質效果仍起作用.其變質效果與合金的冷卻速度有關,冷卻速度快(如在金屬型中鑄造),變質效果好;冷卻速度慢(如在石膏型、砂型中鑄造),則變質效果差.但應注意,已經過鈉鹽或锶鹽或鋁锶中間合金變質過的鋁合金不能再加Sb來變質,因為這樣會形成Na3Sb化合物而使合金的晶粒粗大、性能變壞,從而反使鈉、锶的變質效果降低.

D)SR813磷複合細化劑和SR814磷鹽複合細化劑孕育法

這是近年開發的一種适合過共晶型鋁矽合金的初晶Si的細化劑.因為P在鋁合金液中形成AlP的微細結晶核種,細化晶粒的效果很好,有效持續孕育時間也長,但它會與NaSrSb形成化合物,降低它們對共晶矽結晶的細化效果,所以,已經使用NaSrSb作過變質處理的鋁合金,不要再加P來作變質處理.

E)鋁钛中間合金變質法

其中含有4%左右的钛,钛是細化晶粒效果很好的元素,形成的TiAl3成為初晶α枝晶的異質結晶核種,能有效地細化晶粒和防止鑄造裂紋,對易産生鑄造裂紋的Al-Cu-Mg合金(如ZL207)很合适.由于钛量太多,又是通過與爐料一起熔化、擴散、融合來細化晶粒的,故其細化效果雖沒有钛硼熔劑好,但仍可達到一級晶粒的效果.其次是TiAl3的密度比鋁合金液大,如合金保溫時間過長,就有可能沉降,凝聚成夾雜物,要嚴格注意.

F)钛硼熔劑細化法

由于钛硼熔劑中同時含有Ti和B兩種細化晶粒作用很強的元素,它們在鋁合金液中形成TiAl3TiB2,未熔化的TiAl3和不熔化的TiB2(其相對密度4.4,熔點為2900℃)都殘留在鋁合金液中,成為鋁合金的初晶α枝晶組織的有效異質結晶種. 這種熔劑細化晶粒的優點是:①因為有TiB兩個細化晶粒的元素和Ti含量為Al-Ti中間和金的8,故細化晶粒的效果非常好,Al-Ti中間合金的效果大很多;②處理成本比用Al-Ti中間合金低很多;③熔劑成塊狀,省去了熔化配制中間合金的許多費用,燒損也少;④儲存省面積,很簡便,且塊重标準化,用前無需稱重;⑤熔劑塊自沉降、自擴散、利用率高、簡化了操作,改善了勞動條件和減輕了勞動強度;⑥适用範圍廣,既适用鑄造鋁合金,又适用變形鋁合金;既适用純鋁,又适用鋁合金.

其缺點是:TiB2和TiAl3一樣,密度也比鋁合金大,如保溫時間過長,也會自沉降,凝聚成夾雜物.

J)鋁钛硼絲細化法

這是一種最先進的細化晶粒的現代科技方法.其優點是:①細化效果好,細化劑實際利用率高,使用量大大節省;②由于細化劑均勻地進入所有待細化的鋁合金液,故細化後的組織均勻,無粗細晶粒交錯的混晶區,從而大大提高了合金的強度和延伸率,減少了裂紋等廢品;③避免了上述TiAl3TiB2的沉降,凝集所引起的夾雜和熔爐的結瘤,減少了清爐和洗爐的工作量;④很适合長時間大批量的連續鑄造;⑤實現了細化處理自動化無人化,省人省事;⑥使細化處理和合金液凝固時間大為縮短,提高了生産效率;⑦因無TiAl3TiB2等夾雜物的沉降、凝集,使産品在陽極氧化處理後的表面質量好,特别是箔材、印刷闆、激光全息膜、飲料罐和食品罐等薄或超薄鋁材的最理想的細化劑.很适用作變形鋁合金的晶粒細化處理.

H)稀土變質法

利用Al-RE中間合金的稀土變質法,是在鋁合金液溫度為720-760℃時,加入占爐料總重量的0.2-1.0%Al-RE中間合金.其優點是它對α(Al)及共晶組織均有明顯的細化效果,還兼有較好的精煉淨化作用,可顯著提高合金的機械性能,變質有效時間也長.缺點是當操作不當時,會使稀土氧化,燒損也較大,還可能産生高熔點的偏聚物沉降.

I)鋁鋇中間合金變質法

這是利用1-4%Ba-Al中間合金或鋇鹽來對鋁合金液進行變質處理的方法.其優點是變質過程中無吸氣傾向,合金經變質處理強度高,不腐蝕坩埚,也不污染環境.缺點是變質效果不如鈉,變質效果受冷卻速度的影響大,變質後合金的延伸率提高不多.

G)純碲變質法

其加入量為爐料總重量的0.05-0.1%,處理溫度為740℃左右.其優點是變質後合金的性能與鈉變質的相當,合金重熔後其變質效果基本不變.缺點是變質效果也受合金的冷卻速度的影響,且變質效果不夠穩定.

K)用K2ZrF6變質法

用含K2ZrF698%的锆鹽來對鋁合金作變質處理,加入量為爐料總重量的0.5-1%,730-750℃時加入.它對α(Al)及共晶矽均有細化作用,也有精煉作用,K2ZrF6不吸潮,儲存使用都很方便,對鑄件壁厚不敏感.缺點是處理時對環境有一定的污染,容易産生夾雜.


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