用一次铝硅合金制取铸造铝硅合金的研究

摘要

铝合金因具有密度小、比强度高、耐蚀性好和导电性好等优良特性，被广泛应用于航空、航天、汽车、冶金、化工等诸多行业，成为工业应用中重要的基础材料。 在铝合金中，铝硅合金是品种最多，用途最广的一类，目前生产铝硅合金的方法主要是兑掺法，这种工艺方法耗能较高，造成生产成本高。由铝土矿碳电热还原法生产的一次铝硅合金生产铸造铝硅合金能够显著的降低能耗，而且可以利用低品位的铝矿石，是世界公认的优于兑掺法的铝硅合金生产方法，但是，电热法生产的一次铝硅合金中含有大量的金属杂质和熔渣。为了能够获得符合工业标准的铝硅合金，在生产过程中必须要将金属杂质和熔渣去除。本文对由一次铝硅合金制取铸造铝硅合金进行了研究。 实验采用的熔剂精炼方法，以冰晶石和氯化钠作为除渣精炼剂，在960℃进行精炼。通过实验发现：随精炼剂量的加大，绝对除渣量增加，合金中硅、铁含量都呈直线下降；当达到一定值后绝对渣量和硅、铁含量的变化趋于平缓，精炼剂的最佳加入量为一次铝硅合金的10％。 铁是铝硅合金中主要的有害杂质元素，也是衡量铝硅合金质量最为重要的指标之一。一次铝硅合金经除渣以后，其中的铁含量依然很高，本文使用锰与稳恒磁场进行除铁。除铁实验的结论如下： (1)精炼后向合金熔体中加入锰，硅和铁的含量随着锰加入量的增多而降低，但降低到一定程度后趋于定值，锰的加入量最佳值为锰铁摩尔比等于1.1。 (2)加锰的顺序对除铁效果影响较大，先制成铝锰合金再进行除渣精炼有利于减少铝硅合金中的硅和铁；而制成铝锰合金后，再分两次加入除渣剂精炼，这种方法除铁效果更好一些。 (3)锰与稳恒磁场联合除铁时，硅、铁含量比单独的磁场除铁有所下降，钛含量无明显变化。 一次铝硅合金经过除杂提纯后制取的ZL101合金和ZL102合金，化学成分能够达到国家标准要求，但是合金中的硅有一部分以片状存在，必须进行变质处理。本文用锶作为变质剂，以铝锶中间合金的形式加入，在740℃进行变质处理。经过变质处理后，硅相形态由片状转变为纤维状，合金的力学性能达到GB/T1173-1995的要求。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1铝工业概述

1.1.1铝工业的发展历史

1.1.2铝工业的现状

1.2铝加工技术概述

1.3铝合金材料分类

1.4铝硅合金的特点与生产方法

1.4.1铝硅合金的特点与应用概述

1.4.2铝硅合金生产

1.5电热法生产铝硅合金的历史、研究现状及其优点

1.5.1电热法生产铝硅合金的历史、研究现状

1.5.2电热法生产铝硅合金的优点

1.6电热法制取的一次铝硅合金中主要杂质

1.7铸造铝硅合金中的各种元素的作用

1.7.1铸造铝硅合金中添加元素的存在形式及作用

1.7.2铸造铝硅合金中杂质元素的危害

1.8本文研究的主要内容

第二章实验方法

2.1一次铝硅合金的成分与形态

2.2实验用碎铝锭

2.3本实验所用的主要装置

2.4实验的主要步骤和流程

第三章一次铝硅合金的熔剂精炼

3.1绪言

3.1.1除渣的目的

3.1.2常用铝合金除渣方法和除渣剂

3.2本实验中所用的精炼剂

3.3实验结果与讨论

3.3.1除渣精炼剂加入量对一次渣量的影响

3.3.2精炼剂加入量对合金中各元素含量的影响

3.3.3一次渣的形态与成分

3.3.4除渣精炼后的一次合金中铁和钛存在的形态

3.3.5除渣精炼的热力学与动力学

3.3.6除渣精炼剂精炼的主要机理

3.4小结

第四章一次铝硅合金的加锰除铁

4.1绪言

4.1.1常用铝硅合金中铁的存在形式

4.1.2铸造铝硅合金中铁对合金性能的影响

4.1.3除铁方法

4.2本文所用的一次铝硅合金除铁剂与除铁方法

4.3实验结果与讨论

4.3.1除铁剂加入量对铝硅合金中硅、铁和锰含量的影响

4.3.2除铁剂加入顺序对铝硅合金中各元素含量的影响

4.3.3过滤温度的影响

4.3.4除铁后渣相(二次渣)的形态与成分

4.3.5除铁剂的除铁原理以及对铁相存在形态的影响

4.4小结

第五章一次铝硅合金的电磁除铁

5.1绪言

5.2一次铝硅合金电磁除铁的方法与实验设备

5.3实验结果与讨论

5.3.1加磁场与未加磁场实验结果的比较

5.3.2加锰与否对除铁效果的影响

5.3.3静置时间的影响

5.3.4电流强度的影响

5.3.5磁场除铁的原理

5.3.6底渣与四周结壳的成分分析

5.4小结

第六章一次铝硅合金制取ZL101、ZL102合金

6.1绪言

6.2 ZL101、ZL102的制取

6.2.1 ZL102合金的制取

6.2.2 ZL101合金的制取

6.3 ZL101和ZL102的变质处理

6.4合金的力学性能测试

6.5小结

第七章结论

参考文献

致谢