铝合金新型复合熔体精炼剂制备及应用研究

摘要

铝及合金熔体中的氧化夹杂和针孔直接影响到铸件的各项性能,除杂排气成为熔体净化的重点。本文针对目前精炼剂功能单一的特点,设计了以除杂为主,除气为辅的新型复合精炼剂,通过合理的选择和分配新型复合精炼剂的各组元和添加剂,研究新型复合精炼剂排杂除气的效果,最终确定最优的组分配比；另外本文利用X射线衍射(XRD)分析熔渣物相,利用扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)研究精炼过程中,氧化夹杂的形貌变化、精炼剂与氧化夹杂的关系,从而寻找新型复合精炼剂的净化原理,研究表明:
　　 1)新型精炼剂具有很大的熔点区域可以选择,其中NCU-3的熔点为600℃,相对除杂率达到30％、针孔度达到3级；在NCU-3的基础上添加质量比为16％的氟化物配制的NCU-8型精炼剂相对除杂率可提高到48％、针孔度可提高到2级。
　　 2)作为新型复合精炼剂重要组元的Mg2N3,在其制备过程中发现:液氨与镁粉反应的吉布斯自由能比氮气与镁粉反应的吉布斯自由能低,液氨比氮气更容易与镁粉反应制备氮化镁；在600℃保温1h,然后升温到800℃,氨气流量500ml／min,氮化时间1h,可以制备出纯度高、粉末粒子均匀的高质量氮化镁粉末。
　　 3)以氮化镁配制的新型复合精炼剂中,NCU-10对ADC12除杂排气效果明显,新型复合精炼剂对一次夹杂物,相对排杂量能达到81％之多,以国标GB／T7964.3-2005评定其为1级针孔；而对A356铝屑溶体而言NCU-12的除杂除杂排气效果更优于NCU-10；氮化镁的添加量由熔体中Al2O3夹杂含量所决定。
　　 4)未精炼的试样中有大量氧化夹杂团聚在大气孔处,在基体上分布着大量的呈片状、粒状、线状絮状和薄膜氧化夹杂物,颗粒状的氧化夹杂物大小在200um左右；精炼后试样中氧化夹杂基本没有出现团聚,氧化夹杂的颗粒也逐渐变小,其大小在50um以下。团聚的夹杂物分散被新型复合精炼剂吸附、溶解和破碎,在这个过程中伴随着氮化镁与氧化夹杂反应产生的氮气吸附Al2O3夹杂和带走溶体中的氢；因此新型精炼剂是一个吸附扩散,溶解反应和气泡浮游的协和作用的净化机理。