铝合金除渣研究进展

铝合金除渣净化研究进展

铝合金熔炼过程中，常常由于不能有效除渣净化，微量熔渣溶解在熔体中，从而使得铝合金表面产生雪花斑，严重影响铝合金的品质，如果除渣不干净，将会造成夹渣等缺陷，使铸件报废[ 1- 3]。

铝是一种活泼金属，在熔炼过程中易产生铝的氧化物，一些非金属夹杂也很容易进入熔体，夹杂物对铝制品的危害很大，去除夹杂成为铝熔体净化的主要任务，因此，铝合金净化理论与工艺越来越引起人们的关注，新的净化方法，如新的过滤净化方法和电磁净化工艺，不断出现、更新，但对洁净度的要求总是比净化方法的发展快，简单有效的净化方法是人们追求的目标[4]。生产实践中，铝合金熔体中常见夹杂物是Al2O3、SiO2、MgO等。会造成金属液的不纯净，夹杂物影响熔体流动性，凝固过程中聚合产生气泡，影响缩松程度。由于细小的氧化物颗粒密度和铝的相近，一般悬浮于铝液中，采用铝液静置的办法很难去除。去除的氧化物中通常包含很多铝。尽管熔剂有许多其他用途，使铝减少氧化和去除氧化夹杂物是使用熔剂的主要原因。如何有效去除细微夹杂物,进一步提高铝合金的洁净度亟待解决[6- 7]。

1.1国内外研究现状

铝合金净化方法有多种，常见的有熔剂覆盖法、超声波法、真空法等[ 1- 3]。过滤法是较早发明并不断改进的熔体净化方法，目前应用较多的泡沫陶瓷过滤器对大于10μm的夹杂过滤效果较好(如去除40μm夹杂的效率可达90%)，而对小于10μm的夹杂去除效果较差(只有30%左右)；新出现的粘结的陶瓷颗粒过滤器和刚性陶瓷管过滤器提高了过滤细小夹杂的能力，过滤效率却很低，流速一般只有0.06～0.07 cm/s。喷射熔剂法结合气体精炼与熔剂精炼各自的优势，在过去的20年间, 国外相继出现了SNIF、MINT、ALPUR、RDU等先进的铝熔体在线净化技术, 实现了除氢和去除夹杂的联合净化[8-9]。

我国是铝制品的生产和消费大国, 巨大的废铝资源等待再生利用。采用废铝生产高品质再生铝，是我国铝工业发展的重要环节。由于废铝的来源和组成非常复杂，因此必须采用先进的技术才能使之获得有效的处理[10-11]。铝合金产品的质量主要取决于熔炼与铸造环节, 而除氢、除杂是熔铸工序的关键。与原铝相比, 利用废铝为原料生产铝合金锭，其洁净程度、含气量等参数的控制更为困难[12-13]。在美国等工业发达国家, 利用目前最先进的废铝回收技术已经可以生产出性能与原铝相当的再生铝，一部分再生铝甚至被用于生产航空航天领域的铝材[14]。我国自主研制了DDF等技术，在一定程度上提高了我国铝熔体的精炼水平[15]。然而, 我国虽然采用了与国外相同的除气方法和技术, 铝熔体除氢的水平仍然与国际先进水

平有一定的差距。例如, 美国对7075、2024铝合金材料的冶金质量要求是氢含量小于0. 10 mLP (100gAl) , 而目前国内铝熔体除气的普遍水平仅能达到0.12 mLP (100 g Al) ~ 0. 10 mLP ( 100 gAl) [16]。在废铝回收利用和铝熔体精炼技术方面, 美国Almex 公司开展了深入的研究, 研制的LARS(liquid aluminum refining system) 是目前国际上最先进的铝熔体精炼系统之一, 已在多个国家的铝加工企业获得应用[17-18]。

1.2市场需求情况及技术水平现状

用于电子设备、航天工业、建材、汽车工业的铝合金的加工特性及表面特性的要求日趋严格，所有这些都要求夹杂物含量尽可能少，因此，铝合金净化理论与工艺越来越引起人们的关注，新的净化方法，如电磁净化工艺不断出现、更新，但对洁净度的要求总是比净化方法的发展快，简单有效的净化方法是人们追求的目标。如何有效去除细微夹杂物，进一步提高铝合金的洁净度受到普遍关注。

1.3发展展望

净化工艺对提高合金性能是十分有效的办法。研究出有效的净化工艺与研制出一种新的合金材料有同样重要的意义。提高合金材料性能的途径很多，所以从合金元素方面考虑，研制新合金，也可从改善热处理工艺方面考虑等。针对不同的合金、品种、产品用途和技术现状以及经济性原则等因素加以合理的组合采用，使之获得最佳的使用效果。由于夹杂物的影响,现在的很多合金材料并没有充分发挥其固有的性能，因此，净化工艺对挖掘合金性能的潜力就有很大价值。即使是研制新合金，没有净化工艺的保证，也不能发挥其应有作用的。

国内外一些铝加工厂的铝熔体净化处理正向着无公害精炼、高速、高效净化处理加过滤方向发展，在不远的将来，一定会使铝熔体净化处理工艺在节约资源、节能、环保及生产上取得突破性进展。

参考文献

[1] Dou Z H, Zhang T A, Yu H E,Preparation of CuCr Alloy by Thermit Reduction

Electromagnetic Stirring [J]. Journal of University of Science and Technology, 2007, 14(6): 538 -542.

[2] Elwin Rooy. Isothermal Melting Process Offers 70% Energy Saving [J], Light Metal Age,

February 2007 ;46-51.

[3] Dou Z H, Zhang T A, Yu H E,Preparation of CuCr Alloy by Thermit Reduction

Electromagnetic Stirring [J]. Journal of University of Science and Technology, 2007, 14(6): 538 -542.

[4] Modeling of Machining Parameters to Predict Surface Roughness in Machining Al/SiC

Particulate Composites by Carbide Insert, Multidiscipline Modeling in Materials and