再生铝富铁相调控及熔体净化研究
发布时间：2021-03-06 23:49
随着我国工业的发展,铝合金的应用日益广泛,铝合金的总产量迅猛上升。基于可持续发展及环保理念,铝的再生、回收日益成为铝合金行业的重要课题。在铝的再生回收过程中,铝熔体中可能引入其他金属元素,比如Fe、Na、Mg、Ca等,其中Fe元素对铝合金性能的影响极大。另外,由于回收原料表面吸附的污染物种类较多,如果重熔时不进行处理,就会在熔铸的过程中产生大量的夹渣、夹杂物以及大尺寸的有害第二相,明显影响成品的拉伸强度、应变以及铸件的气密性和成品率。本课题首先以降低Fe元素对铝合金性能影响为目标,通过向标准的A356合金中加入铝铁中间合金引入Fe元素,来分析高含量的Fe元素对A356合金性能和组织的影响;再对Fe元素含量为0.15%的A356合金进行优化,通过向其中加入Mn元素,以及使用热处理的手段,寻找一种合理有效的降低Fe元素对合金性能影响的方法。研究了富铁相在A356中的几种形貌并进行了相应的力学性能测试,发现Mn元素添加后,样品中Mn/Fe含量比为0.34时,再结合T6热处理,合金的综合力学性能较好,此时屈服强度为134MPa,应变为18.1%。进一步调控固溶温度,发现当固溶温度为540°C时...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铝合金分类相图
燕山大学工学硕士学位论文14就越发明显，净化的效率就越高。测试过滤前后的铸锭样品，可以明显的发现经过泡沫陶瓷过滤器的铝液，其铸锭拉伸试样应变明显上升，观察端口的微观组织，可以发现其韧窝细小并且大小分布均匀。图1-2旋转喷吹示意图（2）溶剂法[56]溶剂法就是指向熔体中加入固体溶剂的手段来对铝合金进行净化。溶剂一般是由多种组分的碱土金属或者碱金属的卤盐所构成，在原料被融化的过程中，溶剂的加入会在溶体内部发生多重物理化学反应，并且利用两种接触相之间润湿角性的不同，使得熔体中的夹渣和气体被吸附或者溶解，来实现除气、除去固体夹渣和某些杂质元素的目标。2非吸附净化方法非吸附净化就是不需要向熔体中加入任何固体或者气体的吸附剂，只是通过对整个熔体施加物理作用，从而改变炉体内部的平衡，使得夹渣与气体与熔体相分离，就使得整个熔体得到净化。非净化吸附主要包括电磁净化、真空净化和超声净化等。（1）电磁净化[57]电磁净化简单来讲就是向熔体施加磁场，比如交变电流、行波磁场或者直流电场等等，使得金属夹渣迁移，从而与熔体分离开来。有资料显示[58]，高频的交变电流产生的磁场能有使得95%的氧化铝夹渣从熔体中分离，效率远远高于吸附净化中的泡沫陶瓷过滤器。（2）真空净化[59]真空净化就是将熔体放置于近真空的密闭环境之中，利用氢在熔体中的分压，使得氢以氢气的形式从铝液中溢出，并带动部分固体夹渣上福
燕山大学工学硕士学位论文18图2-1实验用模具示意图2.2分析手段取出成分样之后，将成分样的底部车成平面，知道完全露出里边的合金部分。将车好的成分样依次使用180目和400目的砂纸进行磨抛，保证底面平整且没有污染。将试样磨好的一面朝下放到光电直读光谱仪上，打出三个成分，删除误差较大的点，求取平均值。2.2.1金相与显微组织观察本课题金相组织观察主要使用ZEISSAxioObserver和Axiovert200光学显微镜来进行，主要用于观察过滤片之中各个夹渣的数量大小以及形貌，还有合金中共晶硅的变质情况和富铁相的形貌。观察拉伸试样的断口形貌。对于金相试样的制备，有几个要点。对于小的试样不便于手持，需要用冷镶或者热镶的办法将试样进行装嵌，然后使用自动磨抛机对其进行磨抛处理。A356铝硅合金需要依次使用150目、400目、800目以及1200目的砂纸进行打磨。打磨过程中当第二道砂纸看不到划痕时，更换更细的砂纸，垂直着上一道划痕进行磨抛。当表面看不到明显的划痕之时，开始进行抛光。抛光的研磨剂依次使用5μm和2μm的，直至试样打磨光洁，看不到划痕。然后对试样进行腐蚀，腐蚀试剂为0.5%的氢氟酸溶液。腐蚀的时间需要根据式样的情况进行调整。可以清晰的观察到合金的组织形貌而不发黑，即为腐蚀成功。对腐蚀完的样品吹干，表面不能残留水痕，就可以进行金相微观组织观察。
【参考文献】：
期刊论文
[1]NaCl-KCl基排杂熔剂对A356铝合金熔体的净化及净化后的组织和性能[J]. 宋莉莉,傅高升,陈鸿玲,王火生,林朝升. 机械工程材料. 2019(12)
[2]Effect of pouring and cooling temperatures on microstructures and mechanical properties of as-cast and T6 treated A356 alloy[J]. Xin-ping Hu,Yang Zhao,Qing Wang,Xue-zhi Zhang,Rui-xin Li,Bing-rong Zhang. China Foundry. 2019(06)
[3]Weibull analysis of fluidity and hardness of ultrasonical y degassed secondary Al7Si0.3Mg aluminum alloy[J]. ?a?lar Yüksel. China Foundry. 2019(05)
[4]铝合金熔铸技术的发展现状及趋势[J]. 戴有涛. 有色金属加工. 2019(04)
[5]我国再生铝产业现状及发展方向[J]. 杨富强,熊慧,宋仁伯. 新材料产业. 2019(08)
[6]基于再生铝炉前精炼的自动精炼机设计[J]. 唐金超. 机电工程技术. 2019(07)
[7]再生铝过程铝灰渣提取冶金级氧化铝研究[J]. 田林,赵加平,杜建伟,谢刚,谢天鉴,彭学斌. 轻金属. 2019(06)
[8]对铝合金铸锭生产中熔体净化探讨[J]. 杨骁军. 现代制造技术与装备. 2019(06)
[9]旋转喷吹气对A356铝合金熔体净化效果的影响[J]. 杨途才,李雪姿,陈真,冯小林,卓伊玲. 科技创新导报. 2019(13)
[10]铝合金熔铸熔体在线净化系统研究[J]. 刘勇纯,周思根. 黑龙江科学. 2019(08)
博士论文
[1]A356铝合金中富铁相组织演变规律及控制[D]. 唐奇.重庆大学 2018
硕士论文
[1]La、RE、Sc变质工艺对A356铝合金组织和性能的影响研究[D]. 张苏.昆明理工大学 2013
本文编号：3068045
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铝合金分类相图
燕山大学工学硕士学位论文14就越发明显，净化的效率就越高。测试过滤前后的铸锭样品，可以明显的发现经过泡沫陶瓷过滤器的铝液，其铸锭拉伸试样应变明显上升，观察端口的微观组织，可以发现其韧窝细小并且大小分布均匀。图1-2旋转喷吹示意图（2）溶剂法[56]溶剂法就是指向熔体中加入固体溶剂的手段来对铝合金进行净化。溶剂一般是由多种组分的碱土金属或者碱金属的卤盐所构成，在原料被融化的过程中，溶剂的加入会在溶体内部发生多重物理化学反应，并且利用两种接触相之间润湿角性的不同，使得熔体中的夹渣和气体被吸附或者溶解，来实现除气、除去固体夹渣和某些杂质元素的目标。2非吸附净化方法非吸附净化就是不需要向熔体中加入任何固体或者气体的吸附剂，只是通过对整个熔体施加物理作用，从而改变炉体内部的平衡，使得夹渣与气体与熔体相分离，就使得整个熔体得到净化。非净化吸附主要包括电磁净化、真空净化和超声净化等。（1）电磁净化[57]电磁净化简单来讲就是向熔体施加磁场，比如交变电流、行波磁场或者直流电场等等，使得金属夹渣迁移，从而与熔体分离开来。有资料显示[58]，高频的交变电流产生的磁场能有使得95%的氧化铝夹渣从熔体中分离，效率远远高于吸附净化中的泡沫陶瓷过滤器。（2）真空净化[59]真空净化就是将熔体放置于近真空的密闭环境之中，利用氢在熔体中的分压，使得氢以氢气的形式从铝液中溢出，并带动部分固体夹渣上福
燕山大学工学硕士学位论文18图2-1实验用模具示意图2.2分析手段取出成分样之后，将成分样的底部车成平面，知道完全露出里边的合金部分。将车好的成分样依次使用180目和400目的砂纸进行磨抛，保证底面平整且没有污染。将试样磨好的一面朝下放到光电直读光谱仪上，打出三个成分，删除误差较大的点，求取平均值。2.2.1金相与显微组织观察本课题金相组织观察主要使用ZEISSAxioObserver和Axiovert200光学显微镜来进行，主要用于观察过滤片之中各个夹渣的数量大小以及形貌，还有合金中共晶硅的变质情况和富铁相的形貌。观察拉伸试样的断口形貌。对于金相试样的制备，有几个要点。对于小的试样不便于手持，需要用冷镶或者热镶的办法将试样进行装嵌，然后使用自动磨抛机对其进行磨抛处理。A356铝硅合金需要依次使用150目、400目、800目以及1200目的砂纸进行打磨。打磨过程中当第二道砂纸看不到划痕时，更换更细的砂纸，垂直着上一道划痕进行磨抛。当表面看不到明显的划痕之时，开始进行抛光。抛光的研磨剂依次使用5μm和2μm的，直至试样打磨光洁，看不到划痕。然后对试样进行腐蚀，腐蚀试剂为0.5%的氢氟酸溶液。腐蚀的时间需要根据式样的情况进行调整。可以清晰的观察到合金的组织形貌而不发黑，即为腐蚀成功。对腐蚀完的样品吹干，表面不能残留水痕，就可以进行金相微观组织观察。
【参考文献】：
期刊论文
[1]NaCl-KCl基排杂熔剂对A356铝合金熔体的净化及净化后的组织和性能[J]. 宋莉莉,傅高升,陈鸿玲,王火生,林朝升. 机械工程材料. 2019(12)
[2]Effect of pouring and cooling temperatures on microstructures and mechanical properties of as-cast and T6 treated A356 alloy[J]. Xin-ping Hu,Yang Zhao,Qing Wang,Xue-zhi Zhang,Rui-xin Li,Bing-rong Zhang. China Foundry. 2019(06)
[3]Weibull analysis of fluidity and hardness of ultrasonical y degassed secondary Al7Si0.3Mg aluminum alloy[J]. ?a?lar Yüksel. China Foundry. 2019(05)
[4]铝合金熔铸技术的发展现状及趋势[J]. 戴有涛. 有色金属加工. 2019(04)
[5]我国再生铝产业现状及发展方向[J]. 杨富强,熊慧,宋仁伯. 新材料产业. 2019(08)
[6]基于再生铝炉前精炼的自动精炼机设计[J]. 唐金超. 机电工程技术. 2019(07)
[7]再生铝过程铝灰渣提取冶金级氧化铝研究[J]. 田林,赵加平,杜建伟,谢刚,谢天鉴,彭学斌. 轻金属. 2019(06)
[8]对铝合金铸锭生产中熔体净化探讨[J]. 杨骁军. 现代制造技术与装备. 2019(06)
[9]旋转喷吹气对A356铝合金熔体净化效果的影响[J]. 杨途才,李雪姿,陈真,冯小林,卓伊玲. 科技创新导报. 2019(13)
[10]铝合金熔铸熔体在线净化系统研究[J]. 刘勇纯,周思根. 黑龙江科学. 2019(08)
博士论文
[1]A356铝合金中富铁相组织演变规律及控制[D]. 唐奇.重庆大学 2018
硕士论文
[1]La、RE、Sc变质工艺对A356铝合金组织和性能的影响研究[D]. 张苏.昆明理工大学 2013
本文编号：3068045
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