ZLSi7Cu2Mg合金深度净化技术研究

摘要

随着科学技术、尤其是高技术领域的不断发展，人们对铝及铝合金制品的质量要求也越来越高。铝熔体净化处理技术是提高熔体纯净度的关键，决定铸件生产过程中的铸造性能和最终产品质量。现在人们已开始认识到铝熔体处理、尤其是净化处理在铝加工领域的地位和重要性。针对这一现状，本论文借鉴电渣熔铸，采用铝电极熔剂净化的方法，做了一系列的实验，对这种方法的净化效果进行了研究。在铝电极熔剂净化法的工艺研究中，主要得出以下结论：
　　⑴本文设计的铝合金净化实验装置符合实验室内进行铝合金净化实验的要求，能够完成预计的实验内容。
　　⑵本文设计的三种熔剂不与铝液发生物理、化学反应，也不会相互溶解。熔剂的熔点应低于铝合金精炼温度，流动性好，容易在铝液表面形成连续的覆盖层，能吸附、溶解和破碎Al2O3等夹杂，符合ZLSi7Cu2Mg合金净化实验的要求。
　　⑶经电熔剂净化法处理后，铝合金的抗拉强度和延伸率有了大幅提高，抗拉强度最高提高了32％，延伸率最高提高了331%。经过熔剂处理后，铝合金的组织比处理前细小。在精炼净化后的铝液中没有太多夹杂，基本以均匀形核完成凝固过程。熔体达到一定过冷度后开始凝固，凝固的过程中温度必然继续降低，导致过冷度进一步加大。
　　⑷通过实验对比发现，处理前后铝合金中的Si、Mn、Cu、Ti的含量基本保持不变，而Mg的含量变化较大。熔剂45%KCl+45%MgCl2+10%Na3AlF6可以给铝液补充Mg元素，Mg元素与Si形成Mg2Si相，固溶处理时溶入α基体，时效析出，使晶体点阵发生畸变，强化合金，提高力学性能。
　　⑸对选定的铝电极熔剂法的影响因素，即电流大小（250、275、300A）、熔剂配比（55%KCl+35%MgCl2+10%Na3AlF6、45%KCl+45%MgCl2+10%Na3AlF6、35%KCl+55%MgCl2+10%Na3AlF6）、熔剂层厚度（40、60、80mm）三方面进行正交实验。确定熔剂的不同配比对精炼净化效果的影响最大，熔剂层厚度次之，电流大小最小。最佳组合为：熔剂配比为55%KCl+35%MgCl2+10%Na3AlF6，熔剂层厚度为60mm，电流大小为250A，即：B1C2A1。

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1.绪论

1.1 课题研究的背景、目的及意义

1.2 Al-Si系铸造铝合金成分及其作用

1.3 铝合金净化技术发展概况

1.4 铝合金中气体和夹杂的来源及其对合金性能的影响

1.5 国内外电渣重熔技术的发展状况

2.铝合金净化装置的设计

2.1 温度控制系统设计

2.2 传动机构设计

2.3 电极升降机构设计

2.4 电极夹持器设计

2.5 熔炼机构

2.6 本章小结

3.ZLSi7Cu2Mg合金净化实验方法

3.1 实验材料

3.2 实验设备

3.3 试验机理及过程

3.4 ZLSi7Cu2Mg的热处理

3.5 力学性能测试

3.6 合金显微组织分析

3.7 合金成分检测

3.8 熔剂分析实验

3.9 铝合金断口扫描实验

4.ZLSi7Cu2Mg合金净化实验结果及分析

4.1 熔剂的熔点测试结果及分析

4.2 力学性能测试结果及分析

4.3 合金显微组织分析结果

4.4 合金成分测试结果及分析

4.5 X射线衍射实验结果及分析

4.6 试样断口扫描结果及分析

4.7 本章小结

5.净化工艺对ZLSi7Cu2Mg合金化学成分的影响

5.1 正交实验

5.2 正交实验结果分析

6.结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢