铝合金加工手册.doc

康盛股份铝合金加工内部使用手册
浙江康盛股份有限公司研发中心
2010-12-20
目录
目录 I
前言 1
第一章铝合金熔炼与铸造 2
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3
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5
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第二章铝合金显微组织与力学性能 7
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10
第三章铝合金材料缺陷分析 11
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,Si 12
12
、疏松 13
第四章铝合金钎焊工艺 14
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16
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前言
铝具有一系列比其他有色金属材料、钢铁、塑料、木材等更优良的特性,如密度小,,良好的耐蚀性和耐候性,良好的塑性和加工性能,良好的导热性和导电性,良好的耐蚀性,弹性模量小,良好的力学性能,优良的铸造性能和焊接性能。此外,铝材的高温性能、成型性能、切削加工性、铆接性、胶合性以及表面处理性能等也较好。因此,铝材在航天、航海、航空、汽车、交通运输、桥梁、家用电器、冶金化工等领域有着十分广泛的应用。
铝合金的化学成分,熔体净化、铸造、挤压工艺对其组织与性能有着十分重要的影响,合理的成分设计、铸造加工工艺可改善材料的综合性能,提高企业效益,拓展其应用领域。本手册主要从化学成分控制,熔体净化、铸造工艺以及焊接工艺建立本厂所涉及铝合金材料加工手册。
第一章铝合金熔炼与铸造


铝合金的熔炼具有散热量多、易氧化、易吸氢、易吸收杂质金属等特性。铝及其合金几乎与除惰性气体以外的所有气体相互作用。铝合金吸氢是导致铝锭结晶形成气孔和疏松的主要原因。因此在铝合金熔炼时应尽量避免熔体吸氢。
氢在铝中的存在形态主要有以下四种:



-Al2O3·xH2O形式存在的络合氢。
大气中氢含量很低,氢分压约为5Pa,而在熔炼时,炉气中的分子氢同样很低,以致铝炉料与氢反应不能产生渗氢,铝熔体中的氢主要来源于大气和炉气的水分,如公式1-1所示。
2Al+6H2O=Al2O3+6H (1-1)
影响铝熔体中含氢量因素有以下几种:
。
纯铝平衡含氢量与温度、水蒸气分压的关系如公式1-2所示。
lgC=-(5800/T)++(1/2)lgPH2O (1-2)
C—熔体中氢的平均含量/cm3·(100gAl)-1
T—熔体绝对温度/K
PH2O—炉气中水蒸气分压/mmHg

合金元素对其含氢量的影响可分为以下三种情况:
(1).Mg—由于其化学性质比铝活泼,提高氢分压并使氧化膜疏松
(2).Si、Cu、Zn—其化学活性不如铝,但使Al2O3膜致密度下降,提高氢含量
(3).Be—降低合金与水反应强度,并在静置时促进除气。

铝熔体中存在两种Al2O3同质易晶α- Al2O3和γ-Al2O3。α- Al2O3对氢是惰性的,对氢含量影响很小,γ-Al2O3容易与氢形成γ-Al2O3·xH型络合物,使溶液和气相之间的平衡,促进熔体吸氢。

由于铝合金容易吸氢,因此在熔炼过程中需对其进行保护和精炼处理。熔体的保护方法主要有以下两种:
,使之形成连续的覆盖层
,加入能氧化的元素,在熔体表面形成致密的氧化膜。
为除去熔体中气体、夹杂等有害物质,在熔炼过程需进行精炼操作,以提高铝液品质。
铝合金熔体精炼常采用吸附精炼、非吸附精炼以及过滤吸附精炼。
在进行惰性气体精炼时,具有操作方便,成本低廉等特点,但精炼效果较差,因此,在实际生产过程通常采用气体-熔剂混吹精炼的方法,以提高熔体净化的效果。

熔体品质对铝材料的加工性能和最终使用性能产生决定性的影响,如果熔体品质存在先天不足,将给制品的使用带来潜在的危害,因此,熔炼工艺是对铝合金品质起支配作用的关键工序。
变形铝合金典型的熔炼工艺流程如下:
熔炉准备-炉料准备-配料-装炉-熔化-加铜加锌-熔化后扒渣-加镁加铍-搅拌-扒渣-倒炉-精炼-扒渣覆盖-静置调温-炉前测氢-出炉-清炉

合理的化学成分设计可避免材料出现热裂纹等