铝合金烧结难点
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7075铝合金锻造工艺7075铝合金锻造工艺简介7075铝合金是一种高强度铝合金材料,广泛应用于航空航天、汽车和高桥梁等领域。
其锻造工艺对于材料的性能和质量至关重要。
下面将具体介绍7075铝合金锻造工艺的关键步骤和优势。
关键步骤1.原料准备:选择高质量的7075铝合金板材作为原料,保证材料的均匀性和纯度。
2.预热:将原料进行适当的预热处理,提高材料的可塑性,便于后续的锻造操作。
3.模具设计:根据锻造零件的形状和尺寸要求,设计合适的模具。
模具应考虑到锻造过程中的材料流动和变形情况。
4.锻造操作:将预热后的铝合金板材放入模具中,在适当的温度和压力下进行锻造。
通过力的作用,使铝合金板材逐渐变形成所需的形状。
5.热处理:锻造完成后,对锻造件进行热处理,以消除应力和改善材料的性能。
6.表面处理:根据实际需求,对锻造件的表面进行喷涂、抛光或阳极氧化等处理,提高其耐腐蚀性和美观度。
优势•高强度:7075铝合金具有优异的强度特性,锻造工艺能够进一步提高其强度,使其在高强度要求的领域中得到广泛应用。
•良好的可塑性:锻造过程中,铝合金板材能够充分流动和变形,便于制造复杂形状的零件。
•精确的尺寸控制:通过合理的模具设计和锻造操作,能够获得高精度和一致性的锻造件尺寸,提高产品质量。
•节约材料:锻造工艺可以最大限度地利用原料,减少浪费和成本。
结论7075铝合金锻造工艺是一种高效、精确和经济的制造方法。
它在航空航天、汽车和高桥梁等领域发挥重要作用。
通过严格控制每个步骤,可以获得高质量的7075铝合金锻造件。
工艺优化1.温度控制:在锻造过程中,合理控制锻造温度对于获得理想的锻造效果至关重要。
过高的温度可能导致过度软化或烧结,而过低的温度可能使材料难以变形。
因此,准确控制锻造温度是优化工艺的关键。
2.压力控制:合适的锻造压力可以有效促进材料流动和变形,获得所需的形状。
过高的压力可能导致过度变形或裂纹,而过低的压力可能使得零件形状不完整。
铝合金的强化方法铝合金在常温和中等应力作用下产生塑性变形,主要由位错滑移所致,而高温和低应力作用下产生塑性变形则由位错蠕动和扩散流变产生。
总的来说,不管工作温度高低,合金抵抗变形能力主要由位错运动难易所决定。
因而,把增加铝合金对位错运动的抗力称为铝合金强化。
铝合金的强化及其分类方法很多,一般将其分为加工硬化和合金化强化两大类。
铝合金强化方法可细分为加工硬化、固溶强化、异相强化、弥散强化、沉淀强化、晶界强化和复合强化七类。
在实际应用过程中往往是几种强化方法同时起作用。
A 加工强化通过塑性变形(轧制、挤压、锻造、拉伸等)使合金获得高强度的方法,称为加工硬化。
塑性变形时增加位错密度是合金加工硬化的本质。
据统计,金属强烈变形后,位错密度可由106根/cm2增至1012根/cm2以上。
因为合金中位错密度越大,继续变形时位错在滑移过程中相互交割的机会越多,相互间的阻力也越大,因而变形抗力也越大,合金即被强化。
金属材料加工强化的原因是:金属变形时产生了位错不均匀分布,先是较纷乱地成群纠缠,形成位错缠结,随变形量增大和变形温度升高,由散乱分布位错缠结转变为胞状亚结构组织,这时变形晶粒由许多称为“胞”的小单元组成;高密度位错缠结集中在胞周围形成包壁,胞内则位错密度甚低。
这些胞状结构阻碍位错运动,使不能运动的位错数量剧增,以至需要更大的力才能使位错克服障碍而运动。
变形越大,亚结构组织越细小,抵抗继续变形的能力越大,加工硬化效果越明显,强度越高。
由于产生亚结构,故也称亚结构强化。
加工强化的程度因变形率、变形温度及合金本身的性质不同而异。
同一种合金材料在同一温度下冷变形时,变形率越大则强度越高,但塑性随变形率的增加而降低。
合金变形条件不同,位错分布亦有所不同。
当变形温度较低(如冷轧)时,位错活动性较差,变形后位错大多呈紊乱无规则分布,形成位错缠结,这时合金强化效果好,但塑性也强烈降低。
当变形温度较高时,位错活动性较大,并进行交滑移,位错可局部集聚、纠结、形成位错团,出现亚结构及其强化,届时强化效果不及冷变形,但塑性损失较少。
放电等离子烧结制备7056铝合金的组织与性能黄兰萍;何军;李松;陈送义;陈康华【摘要】采用氮气雾化法制备Zr质量分数为0.25%的7056铝合金粉末,然后通过放电等离子烧结技术制备超高强7056铝合金,研究烧结温度对合金致密性、微观组织和力学性能的影响.结果表明:气雾化法制备的7056铝合金粉末组织为枝晶结构,平均粒度为43.4μm,晶粒尺寸为1~2μm,晶界处存在明显的溶质元素偏聚.放电等离子烧结的7056铝合金接近全致密.随烧结温度升高,合金的压缩屈服强度先增大后减小,在烧结温度为480℃时,强度最高,为284.7 MPa.经过固溶时效处理后,合金强度显著提高,烧结温度为420℃的合金,时效后强度达到575.9 MPa.时效态合金的强度随烧结温度升高而降低.【期刊名称】《粉末冶金材料科学与工程》【年(卷),期】2019(024)002【总页数】8页(P112-119)【关键词】7056铝合金;雾化制粉;放电等离子烧结;烧结温度;微观组织【作者】黄兰萍;何军;李松;陈送义;陈康华【作者单位】中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083;中南大学轻质高强结构材料重点实验室,长沙 410083;常州大学江苏省材料表面科学与技术重点实验室,常州 213164;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083;中南大学轻合金研究院,长沙 410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083;中南大学轻质高强结构材料重点实验室,长沙410083;中南大学轻合金研究院,长沙 410083【正文语种】中文【中图分类】TF1247xxx系(Al-Zn-Mg-Cu)铝合金具有高比强度、高断裂韧性和优良的耐腐蚀性能,在航空航天、地面交通等领域应用广泛[1]。
经过长期发展,7xxx系铝合金已经开发出7075,7050和7055等系列铝合金,并得到广泛应用[2]。
1 前言铝及其合金材料由于其高的强度/重量比,易成型加工以及优异的物理、化学性能,成为目前工业中使用量仅次于钢铁的第二大类金属材料。
然而,铝合金材料硬度低、耐磨性差,常发生磨蚀破损,因此,铝合金在使用前往往需经过相应的表面处理以满足其对环境的适应性和安全性,减少磨蚀,延长其使用寿命。
在工业上越来越广泛地采用阳极氧化的方法在铝表面形成厚而致密的氧化膜层,以显著改变铝合金的耐蚀性,提高硬度、耐磨性和装饰性能。
阳极氧化是国现代最基本和最通用的铝合金表面处理的方法。
阳极氧化可分为普通阳极氧化和硬质阳极氧化。
铝及铝合金电解着色所获得的色膜具有良好的耐磨、耐晒、耐热和耐蚀性,广泛应用于现代建筑铝型材的装饰防蚀。
然而,铝阳极氧化膜具有很高孔隙率和吸附能力,容易受污染和腐蚀介质侵蚀,心须进行封孔处理,以提高耐蚀性、抗污染能力和固定色素体。
2 铝及铝合金的阳极氧化2.1 普通阳极氧化铝及其合金经普通阳极氧化可在其表面形成一层Al2O3膜,使用不同的阳极氧化液,得到的Al2O3膜结构不同。
阳极氧化时,铝表面的氧化膜的成长包含两个过程:膜的电化学生成和化学溶解过程。
只有膜的成长速度大于溶解速度时,氧化膜才能成长、加厚。
普通阳极氧化主要有硫酸阳极氧化、铬酸阳极氧化、草酸阳极氧化和磷酸阳极氧化等,以下介绍一些普通阳极氧化新工艺[骐骥导航:机械网址导航]。
2.1.1 宽温快速阳极氧化[1]硫酸阳极氧化电解液的温度要求在23℃以下,当溶液的温度高于25℃时,氧化膜变得疏松、厚度薄、硬度低、耐磨性差,因此在原硫酸溶液中加入氧化添加剂对原工艺进行改进,改进后的溶液配方为:硫酸(ρ=1.84g/cm3)150-200g/L(最佳值160g/L)CK-LY添加剂20-35g/L (最佳值30g/L)铝离子 0.5-20g/L (最佳值5g/L)CK-LY氧化添加剂包括特定的有机酸和导电盐,前者能提高电解液的工作温度,抑制阳极氧化膜的化学溶解,在较高的温度下对抑制氧化膜疏松有良好的作用;后者能增强电解液的导电性,提高电流密度,加快成膜速度。
铝合金熔化温度
铝合金是一种常见的金属材料,具有轻便、耐腐蚀、具有良好成型性、高强度等优点,因此被广泛应用于工业制造领域中的各个行业。
而铝
合金的熔化温度则是影响它加工和使用性能的重要因素之一。
铝合金的熔化温度在不同的合金组成、工艺条件和实验方法下会有所
差别。
在常见的铝合金中,纯铝的熔点约为660℃,而常用的铝合金
中含有其他元素,比如铜、锌、镁等,这些元素的加入会降低铝的熔点,使其更容易进行加工和成型。
一般来说,铝合金的熔点在580℃到660℃之间,具体取决于其具体
合金成分。
例如,铝铜合金中含有10%的铜,则熔点为585℃左右;
铝镁合金中含有2%的镁,则熔点为645℃左右;铝硅合金中含有12%的硅,则熔点为560℃左右;铝锌合金中含有5%的锌,则熔点为440℃左右。
因铝合金的熔化温度较低,制造过程中需要特别注意加工温度和温度
控制,以避免发生铝合金的融化或基体烧结的现象。
同时,在使用铝
合金制品时也需要注意其热稳定性,以免受到高温环境的影响而失去
其应有的性能。
总的来说,铝合金的熔化温度是与其具体合金成分有关的,不同的合金成分会影响到其熔点的大小。
在制造和使用铝合金制品时,应注意相应的温度控制和热稳定性问题,从而保证铝合金产品的性能和使用寿命。
烧结生产中的温度控制[摘要]:烧结是炼铁生产的重要环节,烧结生产的好坏对整个钢铁企业至关重要,本文主要介绍了烧结生产中温度控制的主要操作工艺。
[关键词]:烧结温度控制处理中图分类号:tq172.6+21.9 文献标识码:tq 文章编号:1009-914x(2012)32- 0100 -01烧结温度的调节简单的说就升降每个温区区的温度,但是关键的就是调节温区的选择,升降的选择以及升降幅度的选择,下面就根据经验发表一下对烧结温度调整的看法,希望能起到抛砖引玉的作用。
一.调节烧结温度时机的选择需要我们调节烧结温度的时候也就是电池的电性能和外观出现异常的时候,所以我首先要做的就是对测试结果的观测和分析。
其实我们主要观察的就是 ff的变化,ff的好坏在一定程度上反映了欧姆接触的好坏,如果此时填充因子不理想,看看串联电阻,并联电阻以及反向电流的情况,如果这些值不理想,那么有可能烧结温度调节不到位,此时我们可以考虑调节烧结温度来改善电池的电性能。
二.烧结温度温区的选择烧结炉分为9个区,前三个区是烘干区,主要完成浆料中有机成分的挥发,后六个区主要完成背场和正面的烧结,背场主要是铝浆到铝金属的转变和硅铝合金的形成,也可以说有硅铝欧姆接触的形成,正面是银浆到银金属的转变和银硅合金的形成,我们烧结的关键是银硅的欧姆接触,因为银的功函数较高,和铝相比,较难以和硅形成欧姆接触,所以当我们选择温区的时候,如果出现弓片,铝珠和鼓包问题,首先可以选择降低8区和9区的温度,同时结合4,5和6区的温度,如果仅仅是电性能的异常,就主要选择调节8区和9区的温度,7区的温度配合着调节。
三.烧结温度升降的选择烧结温度调节最关键的,最难把握的就是升降的选择,该升温的时候就不能降温,何时升温何时降温需要一定的经验和技巧,两者要结合,这样才能更好的把握温度的调节,怎样判断升温还是降温主要还是根据测试的结果。
烧结是有欠烧和过烧的说法的,每一批片子都有一个最佳烧结点,当温度超过或者低于最佳烧结点的温度的时候,片子都是没有达到我们的理想烧结要求的,欠烧时欧姆接触没有完全形成,串联电阻会偏大,填充因子偏低,过烧时银硅合金消耗太多银金属,银硅合金层相当于隔离层,阻止了载流子的输出,也会增加接触电阻,降低填充因子。
铸造铝合金锭的技术要求铝合金锭是铝材的重要生产形式,通过铸造工艺可以生产出各种类型和规格的铝合金锭供后续加工使用。
铸造铝合金锭的品质取决于铸造工艺、原材料、设备等多个方面的因素。
本文将探讨铸造铝合金锭的技术要求,以期提高铝合金锭生产质量和效率。
原材料要求选择优质的原材料是制造高品质铝合金锭的第一要素。
铝合金锭标准要求应符合GB/T 3190-2017《铝及铝合金铸锭》和GB/T 15115-2019《铝和铝合金电解铝的技术要求》规定的要求。
具体要求如下:1.铝材应选用高纯度铝或优质铝锭作为原材料。
2.铝合金中的其他元素及其含量应符合铝合金材料的设计要求。
3.铝材中应不存在烧结块、夹杂物、气孔等缺陷。
设备要求铸造铝合金锭需要特定的设备,只有选择适合的设备才能保证铝合金锭的质量。
设备要求如下:1.铸造机器应能够满足预定技术参数的操作。
2.采用高温、高压、软口包装铝铸造锭应检查增加制软口与静水压等技术措施。
3.挤压铝合金锭时,设备的运行稳定、铝推出均匀、速度适中。
4.出铝口应位于铸造温度调整和铝合金锭冷却之间,以减少成型缺陷。
工艺要求铸造铝合金锭的工艺包括模具铸造和挤压铸造。
不同的工艺具有不同的特点,因此需要采取不同的技术要求。
一下是针对铸造工艺和挤压工艺的技术要求:模具铸造1.模具要求为无缺陷清洁的铸造模具,并且有足够的强度和刚度,以确保模具铸造铝合金锭的形状和表面质量。
2.铝液铸造温度适宜,应控制在合理的范围内,以避免过热或过冷造成铸造缺陷。
3.铝液应保持一定的进口速度和进口深度,以达到所需的铸造形状和表面质量。
挤压铸造1.提高铝液的温度和流动性,使它能够顺利地进入挤压机,并能够顺畅地从针口挤出。
2.应注意控制挤出机的挤压速度、转子齿轮轮廓的形状和光洁度,从而达到所需的挤压截面形状和表面质量。
3.合理控制挤压速度、铝液温度和挤压热处理参数,从而保证挤出后的铝合金锭的组织均匀性。
质量控制要求铸造铝合金锭的质量控制要求包括外观质量、化学成分、硬度和收缩等方面。
第二章铝合金的冶炼1.金属铝的制取金属铝最初是用化学法制取的。
1825年丹麦化学家H.C.Örested和1827年德国Wöhler F.分别用钾汞齐和钾还原无水氯化铝,都得到少量金属粉末。
1854年Wöhler F.还用氯化铝气体通过熔融钾的表面,得到了金属铝珠,每颗重约10~15mg,因而能够初步测定铝的密度,并认识到铝的熔点不高,且具有延展性。
后来,法国S.G。
Deville用钠代替钾还原熔融的氯化钠_氯化铝络盐,也制取金属铝。
1854年他在法国巴黎附近建立了一座小型炼铝厂。
1865年俄国 H.H.BeKeTOB 提议用镁来置换冰晶石中的铝,这一方案被德国Gmelingen Aluminium und Magnesium Fabrik 采用。
由于电解法兴起,化学法便渐渐被淘汰。
在整个化学法炼铝阶段中(1854~1895年),大约总共生产了200Ton铝。
电解法熔炼铝起源与1854年。
当时德国R.W.Bunsen和法国S.C.Deville分别电解氯化钠_氯化铝络盐,得到金属铝。
1883年美国S.Bradley申请了电解熔融冰晶石的专利。
1886年美国的C.M.Hall 和法国的L.T.Héroult同时发明了冰晶石_氧化铝融盐电解法并申请到专利。
此法便是一百年来全世界炼铝工业上采用的唯一方法,统称为霍尔_埃鲁法。
中国的炼铝试验工作起始自1934年天津的黄海化学工业社,用800A预焙阳极电解槽炼出金属铝。
抚顺铝厂开始兴建于1937年,电解槽为自焙阳极式,电解强度为2400 A,最高年产铝量达到8000Ton。
台湾省高雄铝厂亦兴建于1937年。
从南阳 Bintan岛运来三水铝土矿,在厂内用拜耳法生产氧化铝,用24000A 和30000A自焙阳极电解槽生产铝,最高年产量达到10KTon。
新中国成立后,铝合金工业得到迅速的发展。
我国的铝冶炼工业经过几十年的发展,取得了前所未有的成绩,2000年氧化铝产量达429万Ton,铝锭283万Ton,我国已成为世界铝生产和消费的大国。
铝合金粉末冶金的研究及应用随着科技的进步和工业现代化的推进,人们的日常生活中越来越多的物品采用了铝合金材料。
铝合金的优点是轻质、耐腐蚀、抗氧化、导热性好等等。
其中,铝合金粉末冶金技术是制造铝合金物品的重要方法之一。
一、铝合金粉末冶金的概述铝合金粉末冶金(Powder Metallurgy,PM)是一种利用粉状金属制造零部件的工艺技术。
该方法生产的零件密度高、材料均匀,能在铝合金材料的研究和开发中起到重要作用。
铝合金粉末冶金生产过程主要包括烘干、筛选、混合、压制、烧结等多个工序。
其中,为了保证材料的均匀性,混合环节的控制很关键。
同时,烧结工序也是制造高品质铝合金材料的重要工序。
二、铝合金粉末冶金的应用铝合金粉末冶金技术在许多领域中都有广泛的应用。
以下列举一些主要应用:1.汽车制造:铝合金粉末冶金技术生产的零部件密度高、强度大,适合应用于汽车轻质化的要求。
2.航空制造:航空器结构的高温、高强度、高刚性及耐腐蚀等多重特殊要求,铝合金粉末冶金技术生产的材料可以满足这些要求。
3.医疗器械和电子领域:铝合金粉末冶金材料具有良好的生物相容性和振动防护性能,可用于制造人类接触材料,如人工关节、牙科植入物等。
除此之外,铝合金粉末冶金技术在计算机行业、建筑业、船舶制造等领域也有广泛的应用。
三、铝合金粉末冶金技术的发展和前景铝合金粉末冶金技术,在其其他领域的应用得到迅速发展和广泛应用的基础上,其研究和应用也逐步升级。
特别是随着高技术和智能化的应用,国内外铝合金粉末冶金技术也进一步提高和发展,成为新材料和科技的重要领域。
在当前的国际环境下,在“新能源、新技术、新材料”的背景下,铝合金粉末冶金技术发展具有广泛而重要的应用前景。
同时,铝合金粉末冶金技术也将成为我国未来工业发展的重要方向。
总之,铝合金粉末冶金技术的研究和应用在现代工业制造中具有重要意义。
随着科技的不断进步,其应用领域也在不断扩展,为我们的生活和经济发展带来更丰富的选择。
激光在现今的机械加工行业中应用十分广泛,再加上由于激光技术具有焊接热输入低,焊接受热区域影响小和不易变形等特点,因而在铝合金焊接领域受到格外的重视。
但是从另一方面来说,激光加工由于铝合金的加工特点,在对铝合金激光焊接加工时,会存在一些焊接难点。
那么对于从事焊接加工的操作者来说,如何解决这些难题呢?铝合金激光焊接问题一:铝合金对激光吸收率低这个问题主要是由于铝合金材料的问题,由于铝合金对激光束的高初始反射率及其本身的高导热性,使铝合金在未熔化前对激光的吸收率很低。
对于这个问题,解决方法主要有以下几个方面:1、对铝合金材料进行表面预处理工艺。
例如生产中常用的砂纸打磨、表面化学浸蚀、表面镀等预处理措施。
增加材料对激光的吸收率。
2、让光斑尺寸减小,使激光功率密度增加。
3、改变焊接结构,使激光束在间隙中形成多次反射,便于铝合金进行激光焊接加工。
铝合金激光焊接问题二:易产生气孔和热裂纹铝合金激光焊接过程中会轻易产生气孔和热裂纹的情况,对于这个问题,解决方法主要有以下几个方面:1、在焊接过程中调整激光功率波形,可以减少气孔不稳定塌陷,改变激光束照射的角度以及在焊接中施加磁场作用,也可以让焊接时产生的气孔得到有效控制。
2、在使用YAG激光器时,可以通过调整脉冲波形,控制热输入,以减少结晶裂纹。
铝合金激光焊接问题三:焊接接头力学性能下降焊接过程中合金元素的烧损,使铝合金焊接接头的力学性能下降。
对于这个问题,解决方法主要有以下几个方面:由于铝合金焊接产生的气孔不稳定,导致焊接接头的力学性能。
铝合金主要包括Zn、Mg 、Al三种元素。
在焊接时,铝的沸点均高于其他两种元素的沸点。
所以在铝合金元素焊接时可以加入一些低沸点合金元素,有利于小孔的形成,焊接的牢固性。
快速凝固铝合金的组织与性能摘要:速凝固技术;过去对凝固过程的模拟只考虑在熔融状态下的热传导和凝固过程中潜热的释放,很少考虑金属熔体在型腔内必然存在的流动以及金属熔体在凝固过程中存在的流动,目前,快速凝固技术作为一种研制新型合金材料的技术一开始研究合金在凝固时的各种组织形态的变化以及如何控制才能到符合实际生活,生产要求的合金着重研究高的温度梯度和快的凝固速度的快速凝固技术正在走向逐步完善阶段。
快速凝固原理及凝固组织:快速凝固是指通过对合金熔体的快速冷却(≥104-106k/s)或非均质形核备遏制,是合金在很大过冷度下,发生高生长速率(≥1-100cm/s)凝固。
由于凝固过程的快冷,起始形核过冷度大,生长速率高是古冶界面偏离平衡,因而呈现出一系列于常规合金不同的组织和结构特征,加快冷却速度和凝固速率所应起的组织及结构特征可以近似用表来表示。
本实验利用真空系统下的金属熔液快速凝固装置,获得高真空后,充入一定压力的惰性气体,熔炼铝合金在熔融状态下以细直径金属液柱方式喷射到铜模具中,液流发生横向铺展并在纯铜模具中快速凝固。
由于整个过程的浇注时间在很大程度上被分散、延迟,热耗散可以快速、充分进行,从而可获得层状铝合金。
关键词:铜模具;射流沉积;亚稳块体材料;层状复合材料The Study on the Aluminum Alloy by Rapid Solidification Based on Reciprocate MotionCooling ModelAbstract:Rapid solidification is the way to get the non-steady state metal by the rapid cooling much more fast than the cooling rate for the equilibrium materials, and amorphous, nano-crystalline and some limiting structural or functional materials can be obtained.In this work, jet solidification in the cooling model with the computer controlled reciprocating motion protected under vacuum or inert gas was used to obtain the layer Al alloys. After the Al alloy was molten in a quartz tube, the alloy liquid was jet out ofa little hole under the tube inside a copper die by high pressure Ar gas, and alloy liquid lateral spread and solidify in the model. The process were repeated foe many times, and accumulation like a wall growing up. Since the pouring time of the entire process was delay and dispersed, heat was quickly and fully dissipated, so the bulk layer Al alloy was obtained. The alloy be with the high density and fine structure.Microstructure observation, hardness testing, tensile test were carried out for the alloy. The aluminum alloyBy precise control of the working parameter, the test was adjust to obtained the needed materials. The interface of multi-layer homogeneous composite was studied, such as superheat of the molten metal, the relationship between the liquid jetting parameters and solidification process, metallurgical complex process, heat dissipation process and control of the materials deposition growth process were also analyzed. The experiences was obtained for the fabrication of multi-layer deposition composites of high melting point metals and alloys.Keywords:reciprocating motion; jetting sediment; metestable bulk materials;composite materials目录第1章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 铝合金及其主要分类 (1)1.2.1 铝合金的分类 (1)1.2.2 变形铝合金 (2)1.2.3 铸造铝合金 (2)第2章实验方法 (2)2.1实验原理 (2)2.2实验设备 (3)2.3实验过程 (4)第3章实验结果与讨论 (5)3.1铝合金试样的制备 (5)3.2层状铝合金的组织 (6)3.3硬度测试实验结果 (6)3.4快速凝固的冷速 (6)第4章结论 (7)第1章绪论1.1非晶材料简介非晶合金具有长程无序、短程有序的结构,与晶态合金相比,具备许多特有的性能,如高硬度、高强度、高电阻、耐蚀及耐磨等,为材料科研工作者开发高性能的功能材料和结构材料提供了巨大的潜力。
铝合金退火温度和时间铝合金是一种常见的金属材料,其具有优异的机械性能和良好的可成形性。
但是,在加工过程中,经常需要进行热处理,以满足不同的工艺要求。
其中,退火是一种较为常见的热处理方法,在不同的退火温度和时间下,铝合金材料的性能表现也有所不同。
本文将就铝合金退火温度和时间进行详细介绍。
一、退火温度对铝合金的影响在铝合金的热处理过程中,温度是一个非常重要的参数,不同的温度会对铝合金的各项性能产生不同的影响。
下面是一些常见退火温度对铝合金的影响:1.低温退火(200-300℃)在低温下,铝合金的强度会有所下降,硬度也会减小,但同时屈服强度和延展性会有所提高,这是因为温度较低,材料中的应力得到了充分的松弛。
因此,在某些需要延展性更好的场合,低温退火是一种非常有效的处理手段。
2.中温退火(400-500℃)在中温退火的条件下,铝合金的强度和硬度将会有所下降,延展性和塑性则会有所提升。
但是,在这个温度范围内,铝合金的晶粒尺寸也会逐渐增大,这对于材料的稳定性和均匀性都是不利的。
3.高温退火(500℃以上)高温退火可以将铝合金材料中的晶界松弛,从而进一步提升延展性和塑性,适合于加工性要求较高的场合。
但是,若退火温度过高,晶粒尺寸将进一步增大,就会出现烧结现象,这将导致铝合金材料的强度和硬度不断下降。
二、不同时间对铝合金的影响在铝合金的退火过程中,时间也是一个极其重要的参数。
下面是简要介绍不同退火时间对铝合金材料的影响:1.短时间退火短时间的退火(如1小时),可以有效地改善铝合金的加工性,有利于成型和机械加工,同时能提高材料的韧性和塑性。
2.长时间退火长时间的退火(如8小时以上),可以使晶粒继续生长和沉积,这会对铝合金的强度和硬度产生不利的影响。
但是,长时间的退火却能够进一步提高材料的韧性、塑性,同时也有利于材料的稳定性和综合性能。
三、结论综上所述,铝合金的退火温度和时间对于材料的性能表现都有着非常重要的影响。
浅谈铝箔坯料熔体中渣产生原因及控制措施摘要:本文主要阐述了铝合金扁锭加工过程中熔体中渣产生的原因,并且渣造成的铸锭缺陷,并制定了预防措施,为解决铝合金扁锭生产过程中解决铸锭渣缺陷提供参考。
关键词:铝合金扁锭夹渣熔体质量过程控制1 简介熔铸厂是南山铝业股份有限公司下属生产轧制用铝合金板带箔坯料单位,为了提高轧制过程中产生过多的缺陷,那么源头熔铸过程就尤为重要。
我司主要工艺为以电解铝液及固体废料为原料,按适当的比例进行配料,通过熔炼工序进行熔炼、炉内处理,最后通过立式DC铸造机生产出铝合金扁锭[1-2]。
目前铝箔坯料及电池箔产品受到市场的欢迎,并且市场对箔产品的要求也是越来越高,那么要如何提高铸锭内部质量,成为轧制用铝合金扁锭生产厂家研究的课题,铸锭夹渣会对铸锭质量及后续加工造成严重影响,甚至会制约企业的生产组织,铸锭夹渣产生的原因及预防夹渣的形成成为轧制用铝合金生产企业竞相研究的课题。
2铸锭夹渣产生的原因2.1 电解铝液熔铸厂以电解铝液为原料生产轧制用铝合金扁锭。
电解铝液中主要杂质元素为Si、Fe,含量约为0.15~0.5%,同时含有微量的Cu、Mn、Mg、Ca、Ti等杂质元素,单个杂质元素含量均不大于0.03%,除了金属轧制元素外,电解铝液中还含有氧化铝、电解质、氟化盐、碳粉碳粒、炭铝化合物、氮铝化合物等非金属夹杂,这些杂质占到电解铝液的1~2%。
由于这些金属夹杂及非金属夹杂在电解铝液中的存在,在后续炉内精炼处理、在线处理过过滤不彻底的情况下,这些杂质会随着铝液的浇注进入铸锭里面,在铸锭内部一渣的形式存在,破坏了组织的连续性及合金的力学性能,严重铸锭质量,为铸锭生产组织及后续加工埋下隐患。
2.2 工艺气体纯度铝合金扁锭生产多采用Ar/N2与Cl2混合气体精炼的方式进行炉内精炼,各熔铸扁锭生产企业,对Ar/N2及Cl2的纯度都有较高的要求,如果Ar/N2、Cl2纯度不高,其中含氧量超标,会造成在炉内精炼过程中,Ar/N2及Cl2中混有的氧与铝熔体中的铝元素发生反应,生成Al2O3,由于Al2O3的密度与铝的密度相当,导致铝熔体中的Al2O3悬浮在熔体中很难去除,这些Al2O3颗粒会随着铝熔体流向铸锭,如果过滤系统不能完全将其过滤掉,将会随着熔体进入铸锭内部形成渣。
铝合金由于体积质量小、比强度高,因而广泛应用于现代工业,特别是航空工业
和汽车工业。铝合金的传统加工方式主要是铸造和锻造,但近年来,粉末冶金法
制备铝制品的方法开始出现。据预测汽车中的齿轮、带轮及连杆零部件,用粉末
冶金法制备的质量,在世界范围内将由1998年的1100t增加到2008年的
2300t. 近年来,俄罗斯的科学家将Al-Si共晶合金作为基体材料制备燃料棒,应
用于轻水反应堆中。利用铝合金导热系数高的特点,将堆内热量传出,达到“冷
堆”的目的,以提高反应堆寿命和安全性。此项技术已应用于KLS-40S浮动式
核电厂的轻水反应堆中。 粉末冶金法制备铝合金制品,可改善合金内部成分的
均匀性,获得高强度、高硬度的制品,但韧性和抗冲击性能低、耐蚀耐磨性差的
缺点限制了粉末冶金铝制品的广泛应用。因此,如何提高铝制品的相对密度,减
小制品的空隙率,获得力学性能和物理性能良好的制品。引起了世界各国科学家
的广泛兴趣。通过大量的实验研究,已取得了良好的效果。
1.0.固相烧结致密化的障碍:
铝在空气中很容易被氧化形成Al203薄膜,覆盖在金属的表面,氧化膜的厚度取决
于温度及合金的储存气氛,特别是湿度。室温下块状铝合金表面氧化膜为10~
20埃,而雾化法制备出的粉末,氧化膜厚达50~150埃,且为非晶态或水合物,
在350℃下转变成Y-Al2O3。研究发现,600℃ 下,方程式(1)发生逆反应的条
件是烧结气氛中,氧气分压低于10 。大气压,或者烧结气氛露点低于-140℃。
这一条件在物理上很难达到。这充分说明Al2O3薄膜非常稳定,难以分解出纯金
属铝。 常规条件下烧结时,铝金属原子不能扩散穿过这层连续且致密的氧化膜,
不能实现物质的扩散迁移,粉末颗粒之间不能互相融合长大,进而使制品消除孔
隙以达到致密化。
2.0.致密化的措施 :
2.1.破坏表面的氧化膜 :
2.1.1.固相反应烧结:
添加镁金属。镁的活性远大于铝,其氧化物形成的自由能比 Al2O3要小得多,因
此,镁添加剂应用于铝合金的粉末烧结中,可以将Al2O3还原成纯金属铝。反应
方程式为:Mg+A1203=MgAl204+Al (2)由此生成尖晶石结构的镁铝氧化物。镁
在铝基体中扩散,使体积发生改变,在氧化膜上产生剪切力,最终破坏氧化膜,
利于原子的扩散和烧结的顺利进行,提高铝合金的密度。研究发现铝合金中镁的
添加量要达到0.15%才能引起烧结体积的收缩。添加0.15%的镁,铝合金粉末
颗粒表面的氧化膜被破坏,颗粒间互相粘结并致密,进而提高制品的强度和塑性,
添加量大于0.15%时,多余的镁溶解在铝中,会引起柯肯达尔现象,还会起到
固溶强化的作用。
2.1.2.还原气氛烧结:
在还原性气氛下烧结时,颗粒周围的还原性气体与Al2O3 反应,置换出金属铝。
常用的还原气体氢气是非常活泼的化学元素。与金属氧化物能发生置换反应。同
样,氢气也能与氧化物Al2O3发生反应,即:Al2O3+3H2 =2Al+3H2O (3) 烧结
过程中,Al2O3薄膜通过不断反应而逐渐减薄,发生破坏,从而使颗粒间的铝原
子扩散得以进行,块状材料致密化。
2.2. 液相烧结:
铝合金的粉末压坯仅通过固相烧结难以获得很高的密度,如果在烧结温度下,低
熔组元熔化或形成低熔共晶物,由液相引起的物质迁移比固相快,最终液相将填
满烧结体内的空隙,由此可以获得密度高、性能好的烧结品。液相烧结铝合金制
品的添加相必须具备以下条件:(1)低于铝合金熔点;(2)与铝不互溶;(3)产生的
液相须对铝合金颗粒表面有良好的润湿性。常用的添加相有Cu、Sn、Zn、Mg
等金属,或者这些金属元素复合添加。
2.2.1. 添加Cu金属:
铜是铝合金中添加的最基本、最常见的金属元素。在548.2℃时铜在铝中的溶解
度仅为5.65%,但铜的熔点几乎是铝的二倍 。烧结过程中铜是通过与铝形成低
熔点的Al2Cu的过渡相来实现液相烧结。其过程如下:加热时Al、Cu间相互扩
散形成Al2Cu金属间化合物;548℃时在 Al2Cu界面出现它们共晶物的液相;
铜从液相中析出,形成不溶的金属间化合物;同时近邻的铜颗粒不断熔于液体中
进行补充;当所有的铜熔解后。金属间化合物消失,液体吸入铝颗粒中。铜在铝
中的扩散系数几乎是铝在铜中的5000倍,在加快均匀化速度的同时,也会因为
柯肯达尔效应而发生膨胀。因此,Al-Cu系合金烧结工艺参数非常关键,特别是
铜粒子尺寸及加热速度。
2.2.2.添加Sn金属:
锡是最具备条件的添加元素,其熔点为232℃ ,低于Al,在Al中溶解度最大仅
为0.15%,且其液体能够与Al发生充分润湿。添加Sn金属,烧结时熔化的Sn
液体充填颗粒,使制品致密。但由于Sn本身的强度较低,Al-Sn合金的力学性
能不高。 如果在Al合金中复合添加Mg和Sn,Mg将会在烧结时激活整个体
系,使制品致密化作用更加明显。研究表明,Al-Sn-Mg体系中,Sn含量为8%
时,烧结密度可达到理论值的99%。
2.3.搀入润滑剂:
粉末冶金坯料的金属粉末中加人润滑剂,有助于坯料压制,减轻颗粒间流动阻力
以及模具同粉料间的摩擦力。据报道,在铝合金的烧结过程中,加人润滑剂能够
改善合金的烧结性能,提高烧结坯的机械性能。搀人的润滑剂必须具有分解温度
低、无分解残留物的特点,常用高分子材料,如PE、EBS等。但添加润滑剂后,
仅提高了生坯密度和强度,对烧结坯的致密化未产生显著效果。因此,加人润滑
剂改善铝合金烧结性能的机理还不是很清楚,有待于进一步深人研究。
2.4.粉末锻造:
粉末锻造是将粉末冶金和精密模锻结合在一起,充分发挥二者优点的新工艺,出
现的历史并不长,应用于铝合金载荷件的加工大约十几年。通常的工艺步骤包括
粉末预成形压坯、烧结、锻造(冷锻或热锻)和锻后预处理。粉末颗粒在锻造压力
作用下发生塑性变形,使孔隙缩小以至消失,从而使材料致密,提高锻件的密度。
作者用粉末锻造的方法制备了Al-Si共晶合金粉末制品。研究中发现,烧结温度
的控制是制备工艺过程的关键。烧结时粉坯或烧结温度过低,颗粒间未发生烧结
黏结,锻造时塑性非常差,不能承受较大的变形,制件的密度较低;烧结温度过
高,压坯会局部熔化而析出金属铝,破坏制件的外形并导致其成分不均匀。通过
优化工艺后,制备出的自由镦粗锻件相对密度达93%~96%,模具锻造件相对
密度达96%~98%。通过颗粒的塑性成形使材料致密化,工艺除锻造外,挤压
也是常用的方法之一。
3.0.结语:
铝合金粉末冶金制品的密度直接决定其性能,而颗粒表面致密化稳定的氧化膜导
致铝合金粉末不能通过常规的固相烧结而致密。对铝合金粉末冶金致密化方法的
开发和研究,许多研究人员做了大量的工作,提出了不少的新工艺、新方法。但
是,在特定用途、特定成分的条件下,如何将这些新工艺、新方法加以应用,采
用正确的工艺路线和优化的工艺参数,以达到制备高密度、高性能、低成本的制
品,还需做更加详实的研究。