铸造有色合金及其熔炼

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2.4 Al-Si铸造合金中有害杂质
Fe 来自坩埚、熔炼工具和炉料，形成Al3Fe、 α(Al12Fe3Si)和粗大针状的脆性β (Al9Fe2Si2)等相， 它们大大削弱基体，降低塑性和耐蚀性。（加入 Mn<0.5%可使相减少，形成新的复杂多元化合物） Sn、Pb 它们在中固溶度很小，形成共晶体的熔点 低，热处理时引起过烧，Sn还降低耐蚀性（应 ≤0.01%）。 热处理
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2.1 Al-Si合金的变质
其它变质剂： 锶（Sr）变质：加入0.02~0.06%Sr，（720℃，Al-Sr合金）
长效6~8小时，缺点形成SrH，除氢不易，且易产生铸型反应，易 产生针孔。
锑（Sb）变质
稀土元素变质
精炼—变质剂（复合作用）
过共晶Al-Si合金变质：P-Cu合金（含P10%），加1%
目的、种类、常见缺陷。
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3. 铸造铝合金的熔炼
1） 各因素对铸件特性、缺陷的影响
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2.2 α-Al晶粒细化处理
钛、硼、锆和稀土金属等，以中间合金或盐类 形式加入铝液。 盐类形式： 3K2TiF6+4Al=3Ti+4AlF3+6KF Ti+3Al=TiAl3 ①
2KBF4+3Al=AlB2+2AlF3+2KF
②
3K2TiF6+6KBF4+10Al=3TiB2+10AlF3+12KF ③
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2.3 Al-Si多元铸造合金
Al-Si-Mg（ZL101） Si：6.5~7.5%，Mg：0.25~0.45%
形成Mg2Si强化相，通过热处理提高性能
Al-Si-Cu-Mg 合金组织中除α(Al) +Si+Mg2Si+ CuAl2四相外还 有W(AlxMg5Cu4Si4)相，它热处理强化效果最好， Mg2Si次之，CuAl2热强性最好。
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2.2 α-Al晶粒细化处理
中间合金形式： Al-Ti （加Ti 0.1~0.3%） Al-B （加B 0.02~0.04%） Al-Ti-B （加入量减少，延缓衰退） 细化衰退： 加入量过大或熔炼、浇注时间过长时，TiAl3逐 渐聚集，沉积在熔池底部（密度3.7g/cm3>Al液）， 丧失细化能力，产生衰退现象。
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二、铸造铝合金
1. 合金牌号、分类、特点
成分 Al-Si Si：6~13% 特点 铸造性能、气密性好， 线膨胀系数较小， 应用广泛。 耐热性高，室温强度较高， 但铸造性能较差，密度较大。 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。 要变质
Al-Cu
Cu：>4%
要热处理
Al-Mg
Mg：>5%
合金液易氧化 铸造工艺复杂 最便宜
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Al-Zn
Zn：5~13%
2. 铸造Al-Si合金成分、组织、性能
图 1 Al-Si二元相图
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2. 铸造Al-Si合金成分、组织、性能
图 2 含Si量对Al-Si二元合金铸造性能的影响
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2. 铸造Al-Si合金成分、组织、性能
（a） （b） 图 3 ZL102合金变质前后的组织 （a）变质前；（b）变质后
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2. 铸造Al-Si合金成分、组织、性能
图 4 含Si量和变质处理对Al-Si合金力学性能的影响
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2.1 Al-Si合金的变质
变质剂：钠盐和钾盐混合而成，种类繁多。 通用一号：变质、覆盖和精炼作用，浇重要件。 NaF：60%，NaCl：25%，Na3AlF6：15% 三元（1）：一般在合金精炼后使用进行变质处理。 NaF：25%，NaCl：62%，KCl：13% 操作：去气精炼—扒去表面氧化夹渣—均匀撒2~3% 变质剂，保持10~12分钟（使其熔化结壳）—用压 瓢轻压入Al液（100~150mm深处）—上浮结壳后， 再重复压入数次（3~5分钟）—取样检验 。
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2. 铸造有色合金
——以一种有色金属为基础，加入另一种或几种其他元素， 使之熔合一起，构成新的金属组成物。 有色合金（又称非铁合金）分为：形变合金 铸造合金 1）铸造铝合金、铸造镁合金——密度小、比强度高 2）铜合金——优良导电、导热性能，良好耐蚀性、耐磨性 及力学性能 3）钛合金——很高的比强度、耐蚀性 4）铸造锌合金——良好的压铸成型性能 5）锡基合金（Sn-Sb合金）、铅基合金（Pb-Sb合金）— 油润滑条件下良好的耐磨性能
铸造有色合金及其熔炼
清华大学 曾大本 教授
主要内容
一．有色合金在国民经济中的地位 二．铸造铝合金及其熔炼 三．铸造镁合金及其熔炼 四．轻合金铸造的发展动向 五．铸造铜合金及其熔炼
六．铸造锌合金及其熔炼
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1. 有色合金的种类
1）普通有色金属 3 ρ< 3.5g/cm 轻金属 Al、Mg、Na、Ca、K等 3 重金属 ρ> 3.5g/cm Cu、Ni、Co、Pb、Zn、Sn、Sb、Bi、Hg、Cd 2）稀有金属 ① 稀有轻金属 Li、Be、Rb、Cs ② 稀有高熔点金属 W、Mo、Ta、Nb、Ti、Zr、V ③ 稀有分散金属 Ga（镓）、In（铟）、Tl（铊）等 ④ 稀土金属 La、Ce、Y、Sc（钪）等 ⑤ 放射性元素 Ra、Ac（锕） 3）贵金属 Au（金）、Ag（银）、Pt（铂） 4）半金属 Si、Te（碲）、B（硼）、As（砷）等