镁合金熔体的细化与净化研究
发布时间：2021-06-05 14:10
镁合金材料由于其密度较低强度高近年来作为一种新兴的金属结构材料被大众所认可。但由于镁合金许多方面问题没有被解决使其没有被普遍使用。其中,细化与净化对其合金各方面性能的影响近年引起学者们的高度重视。本文考察了超声场与氩气对合金铸锭凝固组织、熔体中的含氢量、室温力学性能、耐蚀性及热压缩性能的影响,为获得高质量镁合金铸锭的制备技术提供了参考。超声功率为2000W经历Os、30s、60s、90s及120s处理后Mg-3Ca合金当处理为90s时氢含量可降到最低,为57cm3/100g,此时除气率为32.1%,继续加大施加时间至120s,氢含量为69 cm3/100g,氢含量增多。随着超声处理的进一步进行,Mg-6Ca合金中的氢含量逐渐降低,在经过120s的超声处理后,合金中的氢含量降低至70cm3/100g,这时也达到了最大除气率16.7%。Mg-9Ca合金与Mg-6Ca类似,超声处理时间120s时铸锭的含氢量达到最低,65.5cm3/100g,此时的除气率也达到最大为32.5%。因为氢含量与合金的元素种类具有紧密联系,每种合金的最大除气率都会有差异,这个差异受到合金中添加元素的种类的影响。Mg...
【文章来源】：沈阳大学辽宁省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
熔体中的氢向惰性气体扩散示意图
第1章绪论5(2)活性气体（氯气）净化法通常在温度740~760℃通入氯气，除氢效果最佳。低于740℃加入氯气时，氯气与镁液反应生成固态的MgCl2颗粒漂浮在熔体表面，但不能形成致密的覆盖层，导致高温镁液裸露在空气中，容易导致高温镁液燃烧。若在高于760℃时加入氯气，氯气与镁液会发生剧烈化学反应，生成多量的MgCl2夹渣，得不偿失。所以通常选择温度为740~760℃加入氯气，除氢效果最佳。一般情况下加入氯气的量控制在使镁液中的氯含量不超过3%，通气速度为2.5~3L/min最佳。国外科学家采用C2Cl6加入镁液产生氯气对镁合金除氢，其结果非常之好，见图1.2[14]。图1.2C2Cl6除氢效果对比Fig.1.2ComparisonofC2Cl6dehydrogenationeffect尽管氯气在除氢上的表现很优秀，但由于氯气时剧毒气体，对人体、车间、以及设备设施等均有极大的伤害，所以不为工厂所用。1.4.2非吸附净化法（1）稀土除氢稀土能够吸引氢与其结合，在镁液里加入RE可形成REmHn化合物，这种化合物的性质相对稳定，减少镁液中氢元素的含量，达到所谓的固氢作用，显著减少针孔并有效地去除熔体中的氢[15]。添加温度为720~750℃[16]。该法操作简单，不产生污染，能够简单有效地对镁液进行除氢，但使用稀土除氢的成本较高，所以一般使用并不广泛。（2）真空处理法
沈阳大学硕士学位论文8图1.3超声波在水雾化时候所形成的空化泡Fig.1.3Cavitationbubbleofultrasonicduringwateratomization(3)机械效应：超声波的机械效应是超生最基本的原发效应。按照来源不同可以分为行波场中的机械效应和驻波场中的机械效应。行波场中的机械效应是超声在液体中传播所产生的机械效应。驻波场中的机械效应是由于超声在液体中传播时的反射、折射而产生的机械效应。超声强度不论大小都会产生此种效应。(4)热效应：由于超声波频率高，能量大，当超声波通入金属液时由于声波震动摩擦产生热量，从而引起组织的某种变化。当声强达到空化阈值时候，还能够发生空化效应。因为超声热效应的特点，可以用于高强度聚焦治疗癌症及超声外科手术[26]。(5)化学效应：超声波处理时能够引起或加快一些化学反应。例如超声可以使水相中产生过氧化氢和氢气，证明超声作用下，水分解成了氢氧自由基和氢原子。对嘧啶、嘌呤等分子进行超声处理后，也可明显观察到其紫外吸收光谱的变化。超声场对溶于水的氮气可以起到固氮的作用。超声还可以加速水解速率。(6)衰减效应：超声波在液体中传播时会受到许多阻碍因素，超声波的传播过程同时也是不断衰减的过程。超声波传播过程中主要存在三种衰减方式：散射、扩散和吸收衰减。散射衰减是超声波在传播介质中的传播过程受到某些障碍物的阻碍，无法按照理论路径传播；扩散衰减是超声波进入介质时以球形方式扩散，随着传播越来越远，超声的强度也越来越低；吸收衰减是由于处理时间越长超声波振动与介质摩擦生热越多，会渐渐吸收超声波的能量。
【参考文献】：
期刊论文
[1]超声场对AZ80镁合金熔体净化的影响[J]. 贾征,张志强,乐启炽,王雪,张海峰,崔建忠. 稀有金属材料与工程. 2011(10)
[2]铝、镁合金中氢含量检测方法研究进展[J]. 贾征,张志强,乐启炽,崔建忠. 特种铸造及有色合金. 2011(06)
[3]7085铝合金热压缩变形的流变应力本构方程[J]. 沈耀红,张志清,覃丽禄,黄光杰,刘庆. 材料导报. 2011(04)
[4]超声频率对铝熔体除气影响的试验研究[J]. 李晓谦,许显华. 特种铸造及有色合金. 2010(11)
[5]功率超声对7050铝合金除气净化作用的试验研究[J]. 李晓谦,陈铭,赵世琏,李开晔,吴昊. 机械工程学报. 2010(18)
[6]超声与吹氩处理对钢液中夹杂物去除效果的对比研究[J]. 申永刚,陈伟庆,马新建. 北京科技大学学报. 2010(07)
[7]功率超声结合吹氩操作对钢液中夹杂物的去除效果[J]. 马新建,张永杰. 世界钢铁. 2010(03)
[8]铸态AZ61镁合金热压缩变形组织变化[J]. 王少楠,唐国翌,傅万堂,吕知清,官磊. 材料热处理学报. 2009(05)
[9]熔体保温条件下超声波施振参数对Al-1%Si合金铸锭凝固组织的影响[J]. 贾征,李军文,姜峰,陈超,闫万福,付莹. 铸造技术. 2009(07)
[10]工艺参数对镁合金熔液除气精炼的影响[J]. 许四祥,吴树森,高培青. 中国有色金属学报. 2009(02)
博士论文
[1]氢与夹杂对铝合金的组织与性能的影响[D]. 李谢华.东北大学 2013
[2]铝合金铸造复合工艺及理论研究[D]. 蒋会学.东北大学 2012
[3]铝合金低频电磁铸造过程中的热量传输[D]. 王向杰.东北大学 2009
[4]镁合金熔液含氢量测试系统及除氢工艺的研究[D]. 许四祥.华中科技大学 2007
[5]超声波对金属凝固特性及组织影响的研究[D]. 刘清梅.上海大学 2007
硕士论文
[1]稀土（Y、Nd）对AZ80 镁合金耐腐蚀性能影响的研究[D]. 李高林.河南科技大学 2012
[2]真空压铸AZ91镁合金耐腐蚀性能研究[D]. 刘静.沈阳工业大学 2012
[3]镁合金熔体15kHz超声净化工艺及超声凝固的物理模拟[D]. 张海锋.东北大学 2009
[4]AZ91D镁合金热压缩变形行为研究[D]. 史学彬.太原理工大学 2008
[5]铝合金拉深旋压成形规律的研究[D]. 马菽聪.燕山大学 2008
[6]不同工艺制备的ZK60镁合金腐蚀性能研究[D]. 杨晓华.西安理工大学 2007
本文编号：3212310
【文章来源】：沈阳大学辽宁省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
熔体中的氢向惰性气体扩散示意图
第1章绪论5(2)活性气体（氯气）净化法通常在温度740~760℃通入氯气，除氢效果最佳。低于740℃加入氯气时，氯气与镁液反应生成固态的MgCl2颗粒漂浮在熔体表面，但不能形成致密的覆盖层，导致高温镁液裸露在空气中，容易导致高温镁液燃烧。若在高于760℃时加入氯气，氯气与镁液会发生剧烈化学反应，生成多量的MgCl2夹渣，得不偿失。所以通常选择温度为740~760℃加入氯气，除氢效果最佳。一般情况下加入氯气的量控制在使镁液中的氯含量不超过3%，通气速度为2.5~3L/min最佳。国外科学家采用C2Cl6加入镁液产生氯气对镁合金除氢，其结果非常之好，见图1.2[14]。图1.2C2Cl6除氢效果对比Fig.1.2ComparisonofC2Cl6dehydrogenationeffect尽管氯气在除氢上的表现很优秀，但由于氯气时剧毒气体，对人体、车间、以及设备设施等均有极大的伤害，所以不为工厂所用。1.4.2非吸附净化法（1）稀土除氢稀土能够吸引氢与其结合，在镁液里加入RE可形成REmHn化合物，这种化合物的性质相对稳定，减少镁液中氢元素的含量，达到所谓的固氢作用，显著减少针孔并有效地去除熔体中的氢[15]。添加温度为720~750℃[16]。该法操作简单，不产生污染，能够简单有效地对镁液进行除氢，但使用稀土除氢的成本较高，所以一般使用并不广泛。（2）真空处理法
沈阳大学硕士学位论文8图1.3超声波在水雾化时候所形成的空化泡Fig.1.3Cavitationbubbleofultrasonicduringwateratomization(3)机械效应：超声波的机械效应是超生最基本的原发效应。按照来源不同可以分为行波场中的机械效应和驻波场中的机械效应。行波场中的机械效应是超声在液体中传播所产生的机械效应。驻波场中的机械效应是由于超声在液体中传播时的反射、折射而产生的机械效应。超声强度不论大小都会产生此种效应。(4)热效应：由于超声波频率高，能量大，当超声波通入金属液时由于声波震动摩擦产生热量，从而引起组织的某种变化。当声强达到空化阈值时候，还能够发生空化效应。因为超声热效应的特点，可以用于高强度聚焦治疗癌症及超声外科手术[26]。(5)化学效应：超声波处理时能够引起或加快一些化学反应。例如超声可以使水相中产生过氧化氢和氢气，证明超声作用下，水分解成了氢氧自由基和氢原子。对嘧啶、嘌呤等分子进行超声处理后，也可明显观察到其紫外吸收光谱的变化。超声场对溶于水的氮气可以起到固氮的作用。超声还可以加速水解速率。(6)衰减效应：超声波在液体中传播时会受到许多阻碍因素，超声波的传播过程同时也是不断衰减的过程。超声波传播过程中主要存在三种衰减方式：散射、扩散和吸收衰减。散射衰减是超声波在传播介质中的传播过程受到某些障碍物的阻碍，无法按照理论路径传播；扩散衰减是超声波进入介质时以球形方式扩散，随着传播越来越远，超声的强度也越来越低；吸收衰减是由于处理时间越长超声波振动与介质摩擦生热越多，会渐渐吸收超声波的能量。
【参考文献】：
期刊论文
[1]超声场对AZ80镁合金熔体净化的影响[J]. 贾征,张志强,乐启炽,王雪,张海峰,崔建忠. 稀有金属材料与工程. 2011(10)
[2]铝、镁合金中氢含量检测方法研究进展[J]. 贾征,张志强,乐启炽,崔建忠. 特种铸造及有色合金. 2011(06)
[3]7085铝合金热压缩变形的流变应力本构方程[J]. 沈耀红,张志清,覃丽禄,黄光杰,刘庆. 材料导报. 2011(04)
[4]超声频率对铝熔体除气影响的试验研究[J]. 李晓谦,许显华. 特种铸造及有色合金. 2010(11)
[5]功率超声对7050铝合金除气净化作用的试验研究[J]. 李晓谦,陈铭,赵世琏,李开晔,吴昊. 机械工程学报. 2010(18)
[6]超声与吹氩处理对钢液中夹杂物去除效果的对比研究[J]. 申永刚,陈伟庆,马新建. 北京科技大学学报. 2010(07)
[7]功率超声结合吹氩操作对钢液中夹杂物的去除效果[J]. 马新建,张永杰. 世界钢铁. 2010(03)
[8]铸态AZ61镁合金热压缩变形组织变化[J]. 王少楠,唐国翌,傅万堂,吕知清,官磊. 材料热处理学报. 2009(05)
[9]熔体保温条件下超声波施振参数对Al-1%Si合金铸锭凝固组织的影响[J]. 贾征,李军文,姜峰,陈超,闫万福,付莹. 铸造技术. 2009(07)
[10]工艺参数对镁合金熔液除气精炼的影响[J]. 许四祥,吴树森,高培青. 中国有色金属学报. 2009(02)
博士论文
[1]氢与夹杂对铝合金的组织与性能的影响[D]. 李谢华.东北大学 2013
[2]铝合金铸造复合工艺及理论研究[D]. 蒋会学.东北大学 2012
[3]铝合金低频电磁铸造过程中的热量传输[D]. 王向杰.东北大学 2009
[4]镁合金熔液含氢量测试系统及除氢工艺的研究[D]. 许四祥.华中科技大学 2007
[5]超声波对金属凝固特性及组织影响的研究[D]. 刘清梅.上海大学 2007
硕士论文
[1]稀土（Y、Nd）对AZ80 镁合金耐腐蚀性能影响的研究[D]. 李高林.河南科技大学 2012
[2]真空压铸AZ91镁合金耐腐蚀性能研究[D]. 刘静.沈阳工业大学 2012
[3]镁合金熔体15kHz超声净化工艺及超声凝固的物理模拟[D]. 张海锋.东北大学 2009
[4]AZ91D镁合金热压缩变形行为研究[D]. 史学彬.太原理工大学 2008
[5]铝合金拉深旋压成形规律的研究[D]. 马菽聪.燕山大学 2008
[6]不同工艺制备的ZK60镁合金腐蚀性能研究[D]. 杨晓华.西安理工大学 2007
本文编号：3212310
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