有色金属熔炼与铸锭ppt课件

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1、有色金属熔炼与铸锭一、有色金属熔炼的基本原理二、有色金属铸锭凝固的基本原理三、铝锂合金熔炼与铸造的特点有色金属熔炼与铸锭主要内容●有色金属在熔炼和铸锭过程中与炉气、炉衬、溶剂、涂料、空气和水蒸气等环境因素相互作用的基本规律●熔铸工艺参数对熔体中的气体及夹渣含量和铸锭的凝固过程、结晶组织、溶质再分布及偏析、裂纹等缺陷所产生的影响及变化规律有色金属熔炼的基本原理1、氧化的热力学原理2、氧化的动力学机制3、影响氧化烧损的因素及降低氧化烧损的方法4、金属氧化精炼的原理5、挥发及挥发损失6、夹渣和除渣精炼金属氧化的热力学趋势问题▲金属氧化的趋势▲各合金元素的氧化顺序▲氧化程度决定因素：金属与氧的亲和

2、力大小也与合金成分、温度和压力有关金属氧化的动力学速度问题一、金属氧化机理和氧化膜结构（重点了解三个环节）1.氧由气相通过边界层向氧-氧化膜界面扩散（即外扩散）VD=DA/δ*(C0O2-CO2)D—氧在边界层中的扩散系数，A、δ—边界层面积和厚度C0O2、CO2—边界层外和相界面上氧的浓度图1-22.氧通过固体氧化膜向氧化膜-金属界面扩散（即内扩散）VD=DA/δ*(CO2-C´O2)D—氧在氧化膜中的扩散系数，δ—氧化膜的厚度C´O2—反应界面上的浓度3.在金属-氧化膜界面上，氧和金属发生界面化学反应，与此同时金属晶格转变为氧化物VK=KAC´O2K—反应速度常数，C´O2—金属-氧化

3、膜界面上氧的浓度氧化膜的性质决定以上哪一个环节是限制性环节，而氧化膜的主要性质是其致密度:a=MV/AVMV—氧化物的分子体积，AV—氧化物的金属原子体积举例说明：aAl2O3=MVAl2O3/2AVAl当a>1时，氧化膜致密、连续，有保护性当a<1时，氧化膜疏松多孔，无保护性二、金属氧化的动力学方程平面金属的氧化速度可用氧化膜厚度随时间的变化来表示：1.温度、面积一定，内扩散速度：(dx/dt)=D/x*(CO2-C´O2)2.结晶化学反应速度：(dx/dt)=KCO2两阶段速度相等可求得：1/D*x*dx+1/K*dx=CO2*dtt为时间因此，膜厚x与时间t呈曲线关系：a<1，D>>

4、K,x=KCO2t------受结晶化学变化控制a>1，D<1，氧化烧损小Au、Ag、Pt与氧亲

5、和力小，a>1，故很难氧化例外情况：a>1，但线膨胀系数与基体金属不相适应则易产生分层，断裂而脱落—显然也属于易氧化烧损金属二、熔炼温度温度升高，氧化速度加快如，4000C以下，氧化铝膜强度高，线膨胀系数与铝接近，膜保护良好（抛物线规律），但高于5000C则按直线氧化规律，7500C时易于断裂三、炉气性质存在诸如O2、H2O、CO2、CO、H2、CmHm、SO2、N2等气体体系对金属是氧化性还是还原性或中性应视具体情况而定金属的亲和力大于C、H与氧的亲和力则含有CO2、CO或H2O的炉气就会使其氧化四、其他因素如料的表面积、熔炼炉设备等降低氧化烧损的方法：主要从熔炼设备和熔炼工艺两方面来考

6、虑：1.选择合理炉型（熔池面积小、加热速度快）2.采用合理的加料顺序和炉料处理工艺（如中间合金、锂最后加入）3.采用覆盖剂4.正确控制炉温5.正确控制炉气性质6.合理的操作方法7.加入少量a>1的表面活性元素金属的氧化精练原理火法精练电解提纯（湿法电解、熔盐电解）火法精练采用氧化精练应具备三个条件：1.基体金属的氧化物能溶解于自身金属液中，并能氧化杂质元素2.杂质元素氧化物不溶于金属液中，并易与后者分离3.基体金属氧化物可用其他元素还原铝、镁等不适合上述条件，铁、铜、镍符合杂质的吸收和积累：1.从炉衬中吸收杂质2.从炉气中吸收杂质3.从溶剂和熔炼添加剂中吸收杂质4.从炉料及炉渣中吸收杂质减

7、少杂质污染金属的途径：1.选用化学稳定性高的耐火材料2.尽可能采用纯度较高的新金属料3.火焰炉应选用低硫燃料4.工具采用不会带入杂质的材料制作和采用涂料保护5.变料或转换合金时要清洗熔炉6.注意辅助材料的选用7.加强炉料管理，杜绝混料现象三、杂质元素的氧化：氧化精练的实质是利用氧将金属中的杂质氧化成渣或生成气体而排除的过程四、金属脱氧：1.脱氧原理及脱氧剂脱氧就是向金属液中加入与氧亲和力比基体金属与氧亲和力更大的物质，将