铝合金的精炼 原理

铸造铝合金的熔炼（二）铸造铝合金的熔炼(二)一、非吸附精炼依靠其它物理作用的精炼方法，统称为非吸附精炼，其特点是同时对全部铝液起精炼作用。

（一）真空精炼真空精炼是将铝液置于真空室内，在一定的温度下静置一段时间，铝液中的氢或因温度下降引起溶解度下降，或因含氢量超过溶解度，氢自动从铝液中呈气泡排出并带走氧化夹杂，达到净化铝液的目的。

真空精炼具有下列有点：⑴针孔等级明显改善，合金的力学性能普遍提高10％左右；⑵精炼时不会破坏钠、锶对Al-Si共晶合金的变质作用，可以在变质的同时进行精炼，既能防止变质处理的二次吸气，又能提高生产率；⑶可以代替高压中铸造，同样获得致密的铸件。

由于铝液表面的一层致密的Al2O3会阻滞氢气泡逸出液面，精炼时通常要在铝液表面撒一层溶剂，便于通过氢气泡，溶解Al2O3，提高净化效果。

此时可明显看到铝液表面冒泡。

真空精炼的缺点是精炼后铝液温度下降，铝熔池深度过大时，净化效果受影响。

（二）超声波处理超声波处理的原理是向铝液中通入弹性波时，会在铝液内部生成“空穴”现象，破坏了铝液的连续性，形成无数显微空穴，氢原子便渗入这些空穴中，形成长大气泡上浮，并带出氧化夹杂，达到净化目的。

二、净化效果检测方法（一）炉前检测炉前检测是控制熔炼工艺，保证铸件质量的重要手段，尤其在采用大容量熔炉进行大批量生产时，更为重要。

炉前检测的项目主要是含气量和氧化夹杂含量。

目前检测的方法很多，应用较普遍的有下列几种：1.含气量检测1.1 常压凝固试样常压凝固试样的尺寸通常为Φ（40～50）㎜×（20～30）㎜，铸型可用干砂型、耐火砖型、石墨型等。

将铸型预热到200℃以上，浇入待测的铝液。

凝固前用干净铁皮刮去表面氧化膜，观察凝固过程中试样表面形貌的变化。

含气量多时，会有小气泡冒出。

比较精炼前后凝固试样表面情况，有无气泡冒出，即可判断净化效果。

一旦冒泡，说明净化效果差，需重新精炼。

敲开试样断口，如出现白点，则是含气断口。

阳极炉精炼工作原理
阳极炉是一种用于铝电解精炼的设备，其工作原理涉及到电化
学和热力学等多个方面。

首先，让我们了解一下阳极炉的结构。

阳极炉通常由炉体、阳极、电极、熔盐和电源等部分组成。

在阳极炉内部，熔融的铝氧化
物（称为铝电解液）被电解成纯铝和二氧化碳气体。

阳极炉的工作
原理主要包括以下几个步骤：
1. 首先，通过电力将阳极炉中的阳极和阴极连接起来，使其形
成电路。

阳极通常由碳块制成，而阴极则是铝的导电棒。

2. 当电流通过阳极和阴极之间的铝电解液时，铝电解液中的铝
氧化物分解成纯铝和氧气。

这是一个电化学反应过程，其中电流提
供了所需的能量。

3. 阳极炉内的高温有助于使铝电解液保持在熔融状态，从而促
进电解反应的进行。

熔盐通常用作电解质，以确保反应的顺利进行。

4. 通过控制电流和温度，可以精确地控制阳极炉中的反应速率
和产物纯度。

这有助于生产高质量的纯铝产品。

总的来说，阳极炉的工作原理涉及到电流传输、电解反应和热
力学控制等多个方面。

通过合理控制这些因素，阳极炉可以实现高效、高纯度的铝精炼过程。

希望这个回答能够全面地解答你的问题。

铝合金液熔体处理精练法（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑完整版实用资料，欢迎下载）职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库《铝合金铸件铸造技术》课程教案铝合金液熔体处理—精炼法制作人：张保林陕西工业职业技术学院铝合金液熔体处理一、铝合金液的精炼处理概述铝合金熔体的净化是获得优质铸件的前提。

由于原材料和在熔炼、转送、浇铸过程中的吸气、氧化，铝合金液很容易受到溶解的氢、非金属夹杂物和多余的碱或碱土金属的污染，使浇注的铸件容易产生针孔、气孔、疏松、夹杂物等缺陷，并对铸件的力学性能、抗腐蚀性、气密性、阳极氧化性能及外观质量产生较大的损害。

因此，在浇铸前必须对其进行精炼净化，除气排夹杂物，以提高合金液的纯净度。

铝合金液的精炼方法很多，根据精炼机理，可分为吸附法和非吸附法两大类。

二、吸附精炼法吸附精炼法是依靠精炼剂产生的吸附作用达到除去氧化夹杂和气体的目的。

精炼作用仅发生在吸附界面上，不能对全部铝液发生作用，效果受到限制。

具体又分为浮游法和过滤法两种。

（1）浮游法浮游法的原理是向铝液中通入惰性气体（通常为氮、氩或加入盐类所产生的气体）产生大量的气泡，由于气泡中氢的分压为零，因此借助于铝液和气泡中氢分压之差氢便不断扩散进入气泡并上浮逸出液面。

与此同时，由于浸润性的差异，铝液中的夹杂物能被吸附在与之接触的气泡上，随之上浮而排除，从而达到除氢排夹杂的目的。

根据精炼剂的不同，浮游法分为通氮法、通氩法、通氯法和氯盐精炼法等。

①通氮精炼氮气价格便宜，常用于精炼铝合金，如图1所示。

但它存在的不足处是：为防止大量氮化物夹杂（如AlN、Mg3N2等）的形成，处理温度较低（700～730℃），从而限制了氢的扩散能力。

实验结果表明，在大气压下熔炼时氮气气泡只能吸入约为本身容0.1积氢，精炼效果受一定影响。

氮气纯度要求高，含有微量氧和水分会极大地降低精炼效果，有资料表明，含氧量为0.5%即可使除气效果降低40%。

②通氩精炼精炼温度可提高到760℃，有利于增强氢的扩散能力。

目录1 绪论 (1)1.1 铸造铝合金的现状与发展趋势 (1)1.1.1 铸造合金的现状 (1)1.2 未来发展趋势 (2)2 铝及铝合金 (3)2.1 铝的概述 (3)2.1.1 铝的简介 (3)2.1.2 铝材的发展史 (3)2.2 铝材的性质 (5)3 铸造合金的熔炼 (6)3.1 铸造合金熔炼前准备 (6)3.2 铸件质量的相关因素 (6)3.3 熔炼导致的缺陷分析及防止 (8)3.4 铸造铝合金的浇铸 (9)4 铝合金精炼及变质处理 (11)4.1 精炼工艺选定及变质处理 (11)4.1.1 精炼工艺选定 (11)4.2 变质处理 (16)5 铸件质量检验 (22)5.1 铸造铝合金质量检验 (22)5.1.1 铸件检验程序及方法 (22)6 结论 (24)致谢 (25)参考文261绪论1.1 铸造铝合金的现状与发展趋势1.1.1铸造合金的现状铸造铝合金为传统的金属材料由于其密度小、比强度高等特点广泛地应用于航空、航天、汽车、机械等各行业。

随着现代工业及铸造新技术的发展对铸造铝合金需求量越来越大。

例如80年代末到90年代初在铸件总量停滞甚至下降的时候日本的铝铸件产量一直保持着年递10%左右的高增长率[1]。

又以汽车工业为例由于要降低能耗汽车需减重各国广泛地采用铝等有色铸件代替钢铁铸件。

到2001年小汽车总重将降低为800kg其中钢铁零部件为200kg铝合金零部件为275kg镁合金将增为40kg[2]。

而汽车零部件70%为铸件由此可以看出铸造铝合金的研究及应用将继续得到发展。

铸造铝合金的研究一直备受关注由于铝合金的熔点相对较低故许多学者以其为对象研究铸造过程的机理。

同时为全面发挥铝合金潜力在铝合金熔炼工艺及铸造工艺上的研究较多如:铝合金净化、变质、细化、合金化、纯化等这些先进的工艺技术研究旨在改善铸造合金的工艺性进一步提高合金的性能生产出优质铸件以满足人们对铸件的越来越高的要求。

此外许多特种铸造铝合金也相继研制出如高强度铸造铝合金ZL205A，Pb可达500MPa;耐热铸造铝合金ZL208使用温度为250～350℃[3]。

熔炼熔炼和铸造生产是铝及铝合金加工工艺中的组成部分，其主要目的是：配制合金；通过适当的工艺措施（如精练和过滤）提高金属净度；铸造成型。

它不仅提供符合加工要求的优质铸锭，而且铸锭质量在很大程度上影响压力加工过程和制品的质量，熔炼过程中的吸气和夹杂物会在铸锭中造成疏松、气孔、夹渣等冶金缺陷。

为此必须采取相应的净化处理措施予以防止和清除。

烘炉操作：新修、大修后的熔炼炉，其自然干燥时间在夏季不应小于半个月，在冬季不应小于一个月，中修后的炉子，其自然干燥时间不应小于一个星期。

烘炉的目的是：使炉体各部分内外层均匀缓慢地升温，避免炉衬受急冷急热而开裂。

同时，更充分地排除砌体中的水分，防止熔炼时金属吸气和氧化。

注：1.大修后，自然干燥时间少于半个月时，夏季应延长低温（200℃）烘炉时间24h，冬季延长36h。

2.停炉在5昼夜以内及5-10昼夜时，关上炉门用微火苗分别烘烤8h和12h后，将炉温升至900℃即可装炉。

3.停炉在10-15昼夜及小修后，先敞开炉门用木柴烘烤4h，再关上炉门用轻微火苗烘烤12h,然后将炉温升至900℃,即可装炉。

一、烧损合金在熔炼过程中由于氧化反应，挥发，以及与炉墙，精练剂等作用而造成的不可回收的金属损失称为烧损，总烧损率一般为2.5-5.0%之间。

二、熔炼温度过低的熔炼温度在生产实践中没有实际意义，在生产中既要防止熔体过热（使金属与炉气、炉衬等相互作用），又要缩短熔炼时间。

过热不仅容易大量吸收气体，而且易使在凝固后铸锭的晶粒组织粗大，增加铸锭裂纹的倾向性，影响合金性能。

半熔融的温度下，合金易吸气（铝液溶解的气体中80-90%是氢气）。

氢与铝不起化学反应，而是以原子状态存在于晶体点阵的间隙内，形成间隙式固溶体。

熔炼铝及铝合金时，应该选择微氧化性气氛：还原性气氛对铝合金并不是还原性的，CO 可使铝继续氧化，H 2及碳氢化合物还可与铝反应产生大量原子氢进入溶体；还原性气氛燃烧不完全，温度低；微氧化性气氛能使熔体表面生成一层氧化膜，使氧化过程变得非常缓慢。

再生铝合金熔炼原理
再生铝合金熔炼是一种利用废铝进行的铝合金生产过程。

该过程旨在回收和再利用废旧铝材，并将其转化为高质量的再生铝合金。

再生铝合金不仅具有高度可靠的力学性能，还有助于减少对于原始铝矿石的需求，从而降低环境影响。

2.前处理：在熔炼之前，废铝需要经过一系列的前处理步骤。

首先，废铝将被清洗和去除附着在表面的杂质和污垢。

然后，废铝将被剪断或破碎成适当的大小，便于后续的熔炼处理。

3.熔炼：削减和清理过程完成后，废铝将被送入熔炉进行熔炼。

熔炼炉通常使用电阻加热或燃烧式加热系统来提供适当的加热温度。

熔炉内的废铝将被加热到足够高的温度，使之熔化，并达到所需的合金成分。

4.炼化：熔融的废铝中可能存在一些杂质，如氧化物和金属杂质等。

为了获得高质量的再生铝合金，还需要对熔融金属进行炼化处理。

这通常通过向熔融金属中添加炼化剂来实现。

炼化剂能够吸附杂质，并在熔融过程中形成浮渣，从而将杂质分离出去。

5.组织调节和精炼：在炼化过程之后，熔融金属可能需要进一步的处理以调节其组织和改善其力学性能。

精炼过程通常涉及对金属进行合适的混合和搅拌，以达到所需的温度和力学性能。

6.流动和注射：经过组织调节和精炼之后，再生铝合金将变为液态金属，并可通过流动和注射技术注入模具中进行形成和冷却。

再生铝合金熔炼的原理充分利用了废旧铝材的再循环和再利用。

通过将废旧铝材转化为高质量的再生铝合金，不仅有效减少了对于原始铝矿石
的需求，还有助于减少废弃物的产生和环境污染。

因此，再生铝合金熔炼已成为一种重要的环保铝合金生产方式。

铝合金变铝粉的原理
铝合金变铝粉的原理是通过破碎和粉碎的方法将铝合金材料转化为细小的铝粉。

具体步骤如下：
1. 预处理：将铝合金材料进行初步的处理，例如去除表面的涂层、清洁杂质等。

2. 破碎：将铝合金材料放入破碎机中进行破碎，使其变为较小的颗粒。

3. 粉碎：将破碎后的铝合金颗粒进一步放入粉碎机中进行粉碎，使其变为更细小的粉末。

4. 分级：通过分级设备对粉碎后的铝粉进行筛分，分离出不同粒径的铝粉。

5. 精炼：对铝粉进行进一步的精炼处理，例如去除杂质、提高纯度等。

通过以上步骤，铝合金材料可以被转化为细小的铝粉，以供后续的应用和加工。

铝粉的应用范围广泛，例如用于制造火箭燃料、金属陶瓷、防腐涂料等。

工业制铝的原理(一)工业制铝工业制铝是指使用氧化铝为原料，经过多个步骤进行还原反应生产出铝的过程。

这个过程经过了多年的技术革新和实践完善，不断提高了制铝的效率和品质。

原料制铝的原料主要是氧化铝，它是以铝土矿等为原料，在高温条件下进行加工得到的。

氧化铝的纯度约为99.5%以上，是制铝过程中必不可少的原料。

制造过程制铝的过程可以分为三个主要步骤：铝土矿处理、电解铝氧化物、电解制取纯铝。

具体包括以下内容：铝土矿处理铝土矿是一种含铝的矿石，需要进行粉碎、浸出等化学处理过程才能得到氧化铝。

主要流程包括：•粉碎破碎：通过机械化方法将铝土矿转化为较小的颗粒，方便后续处理。

•浸出：将粉碎后的铝土矿浸泡在高温下的碱性溶液中，使其中的铝氧化物溶解到溶液中。

•氧化除杂：将浸出液进行加热和氧化处理，去除其中的杂质，得到较纯的氧化铝。

电解铝氧化物得到氧化铝之后，还需要对其进行电解处理，将其中的铝离子还原成纯铝。

电解铝氧化物的流程如下：•熔解氧化铝：将氧化铝在高温下进行熔解处理，得到液态的铝氧化物。

•加入电解剂：将液态的铝氧化物中加入一定比例的电解剂，调整其化学性质，为后续的电解反应做好准备。

•电解制铝：在电解槽中通过电流的作用，将铝离子还原成纯铝，同时在阳极处产生氧气。

电解制取纯铝铝离子被还原成纯铝之后，还需要经过一系列加工处理，才能得到成品铝。

主要工艺步骤包括：•精炼：将得到的铝进行加热、去杂等处理，提高其纯度和铝合金化能力。

•铸造：将精炼后的铝液进行铸造加工，成型为铝合金制品。

•加工：对铝制品进行冷加工或热加工，得到符合要求的成品。

结语制铝的过程需要严格控制各个环节，确保产品的质量和安全性。

同时，随着技术的不断进步，制铝的效率和环保性都得到了不断提升。

制铝的重要性铝被广泛应用于航空、建筑、交通、电子及包装等行业，是现代社会必不可少的重要材料。

而工业制铝便是生产这种重要材料的关键步骤。

制铝产品品种丰富，使用范围广泛，并且具有很高的可再生性，给环保事业做出了巨大贡献。