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江蘇鼎旺冶金材料有限公司

專業(yè)從事鋁(母)中間合金系列、鋁添加劑、陶瓷過濾板、熔劑等鋁

行業(yè)輔助材料產(chǎn)品的研發(fā)、制造和銷售的企業(yè)

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變形鋁合金鑄態(tài)組織的晶粒細化

鋁及其鋁合金具有高比強度、高耐蝕性、高電導(dǎo)率、良好的抗疲勞性能和成型性能等特點，在航空、航天、交通運輸、食品包裝、電工電子、電氣儀表、工業(yè)建筑等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。隨著鋁合金在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用日益增多，對鋁合金的組織和性能的要求也越來越高，如何獲得最佳的鑄態(tài)組織是控制變形組織及其性能的基礎(chǔ)，也是關(guān)鍵步驟之一。晶粒尺寸和形態(tài)是鑄態(tài)組織的重要特征，細小均勻的等軸晶是人們所希望看到的，想要獲得這種組織，采取

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6系鋁棒在熔鑄生產(chǎn)過程中硅、鎂元素的損耗分析

前言?????熔鑄生產(chǎn)是鋁材加工的第一道工序，熔鑄產(chǎn)品的質(zhì)量與擠壓型材的質(zhì)量密切相關(guān)。擠壓型材的各項性能，除了工藝條件的影響外更需要靠合金成份的穩(wěn)定及均勻性來保證。金屬材料的性能取決于它的組織和結(jié)構(gòu)，組織與結(jié)構(gòu)又是由化學(xué)成份、雜質(zhì)含量、加工方法、熱處理工藝決定的，其中化學(xué)成份是決定材料性能的基本因素。在6系鋁合金中，Si和Mg是主要合金元素，鎂硅組成的Mg2Si（β）相是該系合金的主要強化相，這兩

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航天器中的鋁合金

鋁信訊最近，中國在海南文昌火箭發(fā)射場成功發(fā)射出一枚長征七號運載火箭，標志著中國載人航天工程空間實驗室項目正式啟動。其實，目前的航天器之所以能夠成功升天，翱翔太空，鋁合金材料起到了至關(guān)重要的作用。下面我們就來盤點一下航天器中使用的鋁合金。?　　火箭推進劑?　　火箭推進劑分液體和固體兩種，固體火箭推進劑內(nèi)含有一定量的鋁粉。因為固體火箭燃料主要是依靠高氯酸銨受熱分解后產(chǎn)生的大量氣體從而產(chǎn)生推力。如果在其中加入一定量的鋁粉，則在燃燒過程中，鋁粉可以與高氯酸銨分解后產(chǎn)生的氧氣發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生大量的熱量，從而大大提升火箭噴氣的能量和速度。?　　火箭外殼?　　火箭的外殼行話成為火箭的“蒙皮”。而這層蒙皮主要由鋁合金制成，這種材料強度高、耐腐蝕、成本低，在火箭飛行中綜合性能最好，是做“蒙皮”的最佳選擇。而且，最重要的是鋁合金的重量較輕，可以最大限度地為火箭減低重量。人們形容火箭是“薄皮大餡”，假若“蒙皮”薄了，可以裝的“餡（燃料）”就更多，力量就更大，可以舉起質(zhì)量更大的衛(wèi)星。?　　以長征五號運載火箭為例，火箭整流罩的“蒙皮”面板厚度只有0.3毫米，在相同強度下，火箭殼段的重量將減少10%以上。這樣，火箭就能在保證堅固的前提下，承載更多的燃料，把有效載荷順利送入軌道。?　　燃料箱?　　火箭的燃料主要是液氧、液氫、煤油三種。其中，氧在1大氣壓與-182.97℃成為液體，氫在1大氣壓與-252.8℃變?yōu)橐后w。所以，貯存這兩種液態(tài)氣體的容器必須具有十分優(yōu)秀的低溫性能。普通的鋼和鋁之外的其他金屬普遍具有低溫脆性，在極低溫度以下無法保證足夠的塑性和韌性。?　　但鋁合金卻截然不同，其力學(xué)和加工成型性能會隨著溫度的下降而提升。因而，鋁合金是制造液氫、液氧貯存和運輸容器的最佳選擇。?　　它具有最佳的綜合性能：密度小，對航空航天器來說，這個性能顯得非常重要與突出；無低溫脆性；加工成形性好，相當(dāng)高的力學(xué)性能；可回收性好；可焊接性優(yōu)，特別易于摩擦攪拌焊等等。

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鋁資源儲量分布及產(chǎn)量

世界鋁礦資源分布情況?　　世界鋁土礦資源比較豐富，美國地質(zhì)調(diào)查局2015年數(shù)據(jù)顯示，世界鋁土礦資源量為550-750億噸。世界鋁土礦已探明儲量約為280億，主要分布在非洲（32%），大洋洲（23%），南美及加勒比海地區(qū)（21%），亞洲（18%）及其他地區(qū)（6%）。?　　從國家分布來看，鋁土礦主要分布在幾內(nèi)亞、澳大利亞、巴西、中國、希臘、圭亞那、印度、印尼、牙買加、哈薩克斯坦、俄羅斯、蘇里南、委內(nèi)瑞拉、越南及其他國家。其中幾內(nèi)亞（已探明鋁土礦儲量74億噸）、澳大利亞（已探明鋁土礦儲量65億噸）和巴西（已探明鋁土礦出儲量26億噸）三國已探明儲量約占全球鋁土礦已探明總儲量的60%。??　　我國鋁礦資源分布情況?　　我國國土資源部發(fā)布《2014年中國國土資源公告》顯示，截至2014年，我國鋁土礦查明資源儲量為42.3礦石億噸。我國鋁礦、鋁礬土資源儲量分布較為集中，主要分布在山西、貴州、廣西和河南四?。ㄉ轿?1.6%、貴州17.1%、河南16.7%、廣西15.5%），共計90.9%；其余擁有鋁土礦的15個省、自治區(qū)、直轄市的儲量合計僅占全國總儲量的9.1%。?　　鋁的產(chǎn)量及產(chǎn)能?　　美國地質(zhì)調(diào)查局2015年數(shù)據(jù)顯示，2013年全球鋁總產(chǎn)量為4760萬噸，2014年為4930萬噸，2013年全球鋁總產(chǎn)能為6290萬噸，2014為6370萬噸。中國鋁產(chǎn)量及產(chǎn)能居全球第一（產(chǎn)量占全球總量的47%左右，產(chǎn)能占全球總量的51%左右），其次為俄羅斯和加拿大。具體數(shù)據(jù)請參見下圖：?　　鋁的主產(chǎn)國：中國，德國，美國，澳大利亞，巴西，加拿大，挪威，印度，阿拉伯聯(lián)合酋長國等。?　　鋁的主要消費國：日本，美國，中國。?　　鋁的主要進口國：美國，日本。?　　鋁的主要出口國：加拿大，俄羅斯，中國，墨西哥。?　　美國地質(zhì)調(diào)查局2015年數(shù)據(jù)顯示，2013年全球鋁土礦總產(chǎn)量為2.83億噸，2014年為2.34億噸。澳大利亞、印尼及中國為鋁土礦生產(chǎn)大國（2014年印尼除外）。具體數(shù)據(jù)請參見下表：

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再生鋁的精煉除雜

鋁信訊當(dāng)金屬熔化成分調(diào)整完畢后，接下來就是鋁液的精煉工序。鋁合金精煉的目的是經(jīng)過采取除氣、除雜措施后獲得高清潔度的、低含氣量的合金液。精煉有下列幾種方法：?　　加入氯化物（ZnCl2、MnCl2、AlCl3、C2Cl6、TiCl4等）；通氣法（通入N2、Cl2或N2和Cl2混合物）；真空處理法；添加無毒精煉劑法；超聲波處理。?　　按其原理來說，精煉工序有兩方面的功能：對溶解態(tài)的氫，主要依靠擴散作用使氫脫離鋁液；對氧化物夾雜，主要通過加入熔劑或氣泡等介質(zhì)表面的吸附作用來去除。?　?。ㄒ唬┏龤?　　一般都是采用浮游法來除氣，其原理是在鋁液中通入某種不含氫的氣體產(chǎn)生氣泡，利用這些氣泡在上浮過程中將溶解的氫帶出鋁液，逸入大氣。為了得到較好的精煉效果，應(yīng)使導(dǎo)入氣體的鐵管盡量壓入熔池深處，鐵管下端距離坩鍋底部100mm～150mm，以使氣泡上浮的行程加長，同時又不至于把沉于鋁液底部的夾雜物攪起。?　　通入氣體時應(yīng)使鐵管在鋁液內(nèi)緩慢地橫向移動，以使熔池各處均有氣泡通過。盡量采用較低地通氣壓力和速度，因為這樣形成的氣泡較小，擴大了氣泡的表面積，且由于氣泡小，上浮速度也慢，因而能去除較多的夾雜和氣體。?　　同時，為保證良好的精煉效果，精煉溫度的選擇應(yīng)適當(dāng)，溫度過高則生成的氣泡較大而很快上浮，使精煉效果變差。溫度過低時鋁液的粘度較大，不利于鋁液中的氣體充分排出，同樣也會降低精煉效果。?　　用超聲波處理鋁液也能有效地除氣。它的原理是通過向鋁液中通入彈性波，在鋁液內(nèi)引起“空穴”現(xiàn)象，這樣就破壞了鋁液結(jié)構(gòu)的連續(xù)性，產(chǎn)生了無數(shù)顯微真空穴，溶于鋁液中的氫就迅速地逸入這些空穴中成為氣泡核心，繼續(xù)長大后呈氣泡狀逸出鋁液，從而達到精煉效果。?　　（二）除雜?　　對于非金屬夾雜，使用氣體精煉方法能夠有效去除，對于要求較高的材料還可以在澆注過程中采用過濾網(wǎng)的方法或使熔體通過熔融熔劑層進行機械過濾等來去除。?　　對于金屬雜質(zhì)，一般的處理方法是化有害因素為有利因素。即通過合金化方法將其變?yōu)橛幸娴牡诙?，以利于材料性能的發(fā)揮。如果一定要去除的，多數(shù)情況下是利用不同元素沸點差異進行高溫低壓選擇性蒸餾，來達到除去金屬雜質(zhì)的目的。?　　由含鋁廢料熔煉成的鋁合金往往含有超標的金屬元素，應(yīng)盡量將其除去。可以采用選擇性氧化，可將與氧親和力比鋁與氧親和力大的各種金屬雜質(zhì)從熔體中除去。例如，鎂、鋅、鈣、鋯等元素，通過攪拌熔體而加快這些雜質(zhì)元素的氧化，這些金屬氧化物不溶于鋁液中而進入渣中，這樣就可以通過撇渣而將其從鋁熔體中去除。?　　還可以利用溶解度的差異的方法來除去合金中的金屬雜質(zhì)。例如將被雜質(zhì)污染的鋁合金與能很好溶解鋁而不溶解雜質(zhì)的金屬共熔，然后用過濾的方法分離出鋁合金液體，再用真空蒸餾法將加入的金屬除去。通常用加入鎂、鋅、汞來除去鋁中的鐵、硅和其他雜質(zhì)，然后用真空蒸餾法脫除這些加入的金屬。?　　例如將被雜質(zhì)污染的鋁合金與30%的鎂共熔后，在近于共晶溫度下將合金靜置一段時間，濾去含鐵和硅的初析出晶相，再在850℃下真空脫鎂，此時蒸氣壓高的雜質(zhì)如鋅、鉛等也與鎂一起脫除，除鎂后的純凈鋁合金即可鑄錠。?　　為了進一步提高鋁合金液質(zhì)量，或者某些牌號鋁合金要求嚴格控制含氫量及夾雜物時，可采用聯(lián)合精煉法，即同時使用兩種精煉方法。比如氯鹽-過濾聯(lián)合精煉，吹氬-熔劑聯(lián)合精煉等方法都能獲得比單一精煉更好的效果。?　?。ㄈ┙M織控制與變質(zhì)處理?　　1、亞共晶和共晶型鋁硅合金的變質(zhì)處理?　　鋁硅合金共晶體中的硅相在自發(fā)生長條件下會長成片狀，甚至出現(xiàn)粗大的多角形板狀硅相，這些形態(tài)的硅相將嚴重的割裂Al基體，在Si相的尖端和棱角處引起應(yīng)力集中，合金容易沿晶粒的邊界處，或者板狀Si本身開裂而形成裂紋，使合金變脆，機械性能特別是延伸率顯著降低，切削加工功能也不好。為了改變硅的存在狀態(tài)，提高合金的力學(xué)性能，長期以來一直采用變質(zhì)處理技術(shù)。?　　2、變質(zhì)元素?　　對共晶硅有變質(zhì)效果的元素有：鈉（Na），鍶（Sr），硫（S），鑭（La），鈰（Ce），銻（Sb），碲（Te）等。目前研究主要集中在鈉，鍶，稀土等幾種變質(zhì)劑上。