[化学]铸造铝合金及低压铸造知识

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• Mn对合金的影响
• Mn可以在铝合金热处理时起到固熔强化的作用，同时可 以改变针状的富Fe相的形状，形成骨架状的相，改善塑性。 但对于Fe≤0.1%的高纯合金，加Mn将形成（Fe、Mn）Al6， 降低塑性。
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• Mn对合金的影响
• Mn可以在铝合金热处理时起到固熔强化的作用，同时可 以改变针状的富Fe相的形状，形成骨架状的相，改善塑性。 但对于Fe≤0.1%的高纯合金，加Mn将形成（Fe、Mn）Al6， 降低塑性。
度不宜过低。多次重熔炉料要适当控制。 • 2）炉料要烘干燥、干净，去除锈及油污。 • 3）熔炼及浇注工具要烘干。 • 4）金属型必须干净，要预热至规定温度。 • 5）可在适当位置加排气塞。
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二、AL-SI合金的熔炼
• 按作用机理的不同，精炼工艺可分为吸附精炼和非吸附精 炼两大类。
• 1、吸附精炼 • 吸附净化是指通过铝液直接与吸附剂（如各种气体、液体、
• 通氮温度控制在710℃～720 ℃，并且氮气中一定不能有 水蒸气。氮气在通入铝液之前要通过干燥器处理，进行严 格的脱水处理。
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三：铝硅合金的变质和细化
• 变质前的力学性能低，切削性能差，必须 进行变质处理，使板片状的共晶硅转变成 纤维状，并消除初晶硅。
• 变质方法：加入变质剂（变质元素有Na、 Sr、Ba、Sb、Re）。
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一、铝及铝合金的基础知识
合金： 是两种或两种以上的金属或金属元素与非金属元素熔合 在一起所得到的具有金属特性的物质。
相： 合金中具有同一化学成份、同一聚集状态并以界面互相分 开的各个均匀的组成部分。合金中所有的相可分为固溶体 和金属化合物两大类。
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一、铝及铝合金的基础知识
亚共晶： 共晶: 是在低于任一种组成物金属熔点的温度下所有成分的融 合。 过共晶：
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Al-Si Al-Cu Al-Mg Al-Zn
成分 Si：6~13%
特点
铸造性能、气密性好， 线膨胀系数较小， 应用广泛。
要变质
Cu：>4%
耐热性高，室温强度较高， 但铸造性能较差，密度较大。
要热处理
Mg：>5% Zn：5~13%
密度最小， 耐蚀性、力学性能优良， 但铸造性能较差。
较高力学性能， 但耐蚀性差，密度大。
• 钠引起硅的同素异晶转变假说
• 钠毒化了铝硅合金液中的可能存在的硅的胶 体颗粒假说
• 钠破坏了硅的自发形核假说
• 钠变质导致共晶铝相生长领先于共晶硅相假 说、
• 钠降低了铝液中硅的扩h 散速度假说
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三：铝硅合金的变质和细化
• 变质处理：提高铝硅系列铸造铝合金机械性能的有效工艺 措施。通常在含Si量为4~14%的范围内，含Si量越高变质 效果越显著。变质处理是在铝合金熔液精炼除气之后进行。 生产中应用最广泛的变质剂是钠盐和钾盐混合而成的。下 面介绍几种变质元素在变质时起到的作用。
• Si是Al-Si合金组织中的第二相，Si含量的提高大大改善了 合金的铸造性能。在A356合金中，Si的质量分数在 6·5%～7.5%范围内，Si的含量偏上限(7.5%)时，有利于 提高流动性。
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• Mg含量对中金的影响
• Mg元素对形成Mg2Si强化相是必不可少的。随着Mg含量 的提高，合金的抗拉强度、屈服强度都会有所提高，而伸 长率则降低。此外，Mg在熔化、除气和变质过程中，特 别容易烧损，因此应严格控制其含量和烧损量。Mg的质 量分数的适宜值为0.25%～0.45%。
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Sr含量对中金的影响
Sr变质是其吸附在Si的晶坯上，使晶坯难以成核成大；变 质使共晶体中Si呈细小粒状分布，因而改善了合金的力学 性能。Sr是长效变质剂（6-8小时），以铝锶中间合金 （Sr占10％）加入进行变质处理使合金中的硅以粗大片状 组织变为细粒化组织，变质良好时在金相观察α枝晶网及 共晶硅质点小，硅呈细小分布，使合金的机械性能特别是 延伸率得到显著提高
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二、AL-SI合金的熔炼
• 2、铝液中氢的来源 • 1）熔炼过程中化学反应产生的。比如 ，铝和炉气中的水
发生化学反应。2Al（液）+3H2O（气）=Al2O3+6H（溶 入铝液）。 • 2）炉料带入的：比如 ，铝锈（ Al(OH)3 ）在熔炼过程中 分解为Al2O3和H2O。而H2O和铝液按照上述化学反应产生 氢原子溶入铝液。
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• 铝硅二元相图（状态图）： • 共晶温度为577℃， • 共晶点的硅含量为12.6％， • 共晶温度时硅的溶解度最大，可达1.65％， • 在室温只有0.05%
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• 356 • A356.0 • A356.1 • A356.2 • ZL101A • AC4CH
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• Si含量对中金的影响
铸造铝合金及低压铸造
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一、铝及铝合金的基础知识
二、AL-Si合金的熔炼 三、 AL-Si合金的变质和细化
四、化学成分偏析
五、低压铸造工艺介绍
六、A356的热处理 七、常见缺陷
八、培训效果测试
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一、铝及铝合金的基础知识
固态密度（20℃）时为２.7（g/cm3） 液态密度（700℃）时为２.37 (g/cm3） 铝熔点 660 ℃ 铝沸点 2467 ℃ 铝硅共晶温度： 577 ℃ A356固相线温度： 555 ℃ A356液相线温度： 615 ℃
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Ti含量对中金的影响
加Ti以细化剂原子与被细化合金元素原子间的电子交换， 以细化剂原子为基形成动力学上的化合物，即形核初始状 态的形成。少量钛能细化合金晶粒组织，提供结晶核心， 过多易聚集长大成渣。
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• Fe含量对合金的影响：
• Fe在合金中以Al9Fe2Si2的形式存在，这是一种粗大的、针 状的脆性相，Fe的含量过多会割裂基体，反映在铸件上会 形成开裂。生产中可以通过刷涂料的方法预防Fe参杂入合 金。
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Cu、Zn对合金的影响 Cu会使A356合金的伸长率和耐蚀性降低;
锌 (Zn)也会降低合金的耐蚀性。 因此，炉料中应尽量避免Cu元素和Zn元素的混入。
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二、AL-Si合金的熔炼
• 铝合金熔炼基本工艺流程： • 配料——预热——加料——熔化——调整成分——出炉——
调整成分——除气——除渣——静置——浇注
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二、AL-SI合金的熔炼
• 1、铝液中的熔渣 • 铝液中熔渣的种类主要有Al2O3、Mgo和SiO2等。 • 其中Al2O3所占的比例在75%以上。 • 因此，我们可以近似地将含渣量看作是含Al2O3的量。分
布不均匀的大块夹渣物使合金基体不连续，引起铸件渗漏 或成为腐蚀的根源。成弥散分布的夹渣物在低倍显微镜中 不易发现，铸件凝固时成为铸件的形核基底，生成针孔。
1XXX系——未合金化的纯铝（≥99％Al）； 2XXX系——以Cu为主要合金元素的时效强化铝合金； 3XXX系——以Mn为主要合金元素可冷加工硬化的铝合金； 4XXX系——以Si为主要合金元素的铝合金； 5XXX系——以Mg为主要合金元素的可加工硬化铝合金； 6XXX系——以Mg和Si为主要合金元素可热处理强化的铝合金； 7XXX系——以Zn（和Mg）为主要合金元素的时效强化型铝合金。
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二、AL-SI合金的熔炼
• 3 、本公司精炼措施
• 我们在生产中的精炼方式是充氮气精炼。氮气从底部充入 铝合金液，铝液中的Al2O3夹杂物被氮气泡吸附，随氮气 一起浮到合金液的表面。铝液内的氮气泡中氢分压为零， 氢气在压力差的驱动下自铝液扩散进入氮气泡中。因此， 氮气泡上升的同时带走Al2O3夹杂物及氢气。
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二、AL-SI合金的熔炼
• 2、铝液中熔渣的来源 • 1）炉料带入的：比如 ，铝锈（ Al(OH)3 ）在熔炼过程中
分解为Al2O3和H2O。 • 2）熔炼过程中化学反应产生的。比如 ，铝和炉气中的水
发生化学反应。2Al（液）+3H2O（气）=Al2O3+6H（溶 入铝液） • 3）熔炼炉炉壁及熔炼工具带入的。
铸造铝合金
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如何区分变形铝合金和铸造铝合金？
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铝合金的分类示意图
➢ 状态图上有开始共晶转变 发生的D点（最大饱和溶解 度）是这两类合金的理论 分界线。
➢ 根据溶质原子有无固溶度 的变化又可分为可热处理 强化和不可热处理强化两 类，以F点为分界线。
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变形铝合金牌号
第一位数是表示主要合金元素
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共晶相图的一般特征
T
T
L
L&;
L L+
A+B
+
A
B%
B
A
B%
B
溶质
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一、铝及铝合金的基础知识
亚共晶： Si:8-10% 共晶: Si:11-13% 过共晶： Si:14-26%
2020/11/14
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铝及铝合金分类
变形铝合金
铝 合 金
热处理强化变形铝合金 非热处理强化变形铝合金
• 1 、钠和锶的变质 • 铝液中微量的钠和锶会使共晶硅从片状转变成纤维状，使
力学性能尤其是伸长率大幅度提高。
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三：铝硅合金的变质和细化
• 2、锑变质
• 锑变质只适用于亚共晶合金，变质效果对冷却速度敏感， 常用于金属型铸造，变质后共晶硅呈短杆状，需辅以热处 理，使共晶硅进一步熔断、粒化，方能明显提高力学性能。 经过锑变质的铝液流动性好，充型能力强，而且锑不易烧 损。