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1、实用研究特种铸造及有色合金 1997年第3期真空精炼对铝合金组织和性能的影响中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 周丹晨X 李 斌摘 要 研究了真空精炼的工艺以及对ZL101合金组织和性能的影响。试验结果表明:真空精炼有很高的除气效率,针孔度最大可降低4级,它还有提高合金的致密性、力学性能和细化晶粒的作用。关键词:真空精炼 ZL101合金 除气效率InfluenceofVaccumRefiningonStructureandPropertiesofAl-AlloysZhouDanchenLiBin(ChinaAc
2、ademyofEngineeringPhysicsInstituteofMechanicalManufacturingTechnology)ABSTRACTThevacuumrefiningtechnologyanditseffectonstructureandpropertiesofZL101alloyhavebeenstudied.Experimentalresultsshowthattheporosityofthealloyisdecreasedby4gradesduetohighvaccumdegassi
3、ngefficiency.Inaddition,thecompactnessandmechanicalpropertyareraisedandgrainisrefinedforZL101alloy.KeyWords:VacuumRefining,ZL101Alloy,DegassingEfficiency 精炼是去除铝液中的气体和非金属夹杂物,保证获得高质量铝液的有效方法。它可分为吸附精炼和非吸附[1]精炼两大类。长期以来,铸造界对以氯化物为主的吸附精炼研究较多,而对非吸附精炼的研究则相对较少。本文通过试验,研
4、究了真空精炼这一种非吸附精炼的工艺以及对ZL101合金组织和性能的影响。1 试验装置设计制作了一个小型铝合金真空精炼装置,主要采用4mm厚的Q235钢板焊接而成,使用前经过真空检漏试验。图1 铸型示意图2 试验方法11冒口 21力学性能试样 31内浇口 41横浇道 51直浇道2.1 试验材料表1 试验参数表真空度处理时间精炼温度浇注温度合金牌号为ZL101,化学成分符合GB1173286的规精炼方式öPaöminö℃ö℃说 明定。1406800720精炼时铝液表24010800710面均覆盖012%212 熔炼和
5、浇注34013815710的冰晶石先在30kg电阻坩埚炉中熔化并升温至所需精炼2.3.2 热处理工艺温度,然后将坩埚放入真空精炼装置中,插入测温热电力学性能试样均经过T5处理。淬火工艺参数为530偶,密封后迅速抽真空,待达到规定真空度时停止,并保±5℃,保温5h后淬入40～45℃的水中;时效参数为持一定的时间后,浇入图1所示的铸型中。155±5℃,保温2h后出炉空冷。2.3 工艺参数214 研究内容和方法2.3.1 试验参数a.除气效果评定是分别从冒口中截取试样,经加X周丹晨,成都(610003) 收稿日期:1
6、997-01-0818©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.工和腐蚀后,按GB10851289的级别标准评定低倍针孔在精炼沸腾时,合金液表面的翻动会卷入氧化皮而影响度。精炼效果,所以试验中在铝液表面覆盖了一层熔剂,以b.分别用光谱分析法按标准测量化学成分。吸附氧化铝,提高精炼的作用。c.分别测试力学性能和密度。312 化学成分d.进行晶粒度对比分析。表3 化学成分的变化 wt-ö%e.用X2650型扫描电镜作断口分析。精炼前精
7、炼后精炼方式Mg的损耗率SiMgFeSiMgFe3 试验结果及分析17.120.310.267.220.230.2626%36.930.400.326.930.270.2432%311 除气效果 从表3可以明显看出,真空精炼会造成Mg的损失。从表2可以看出,真空精炼有显著的除气效果,而这主要是由于镁的密度小,极易蒸发的缘故。 表2 精炼前后针孔度比较且随着处理时间的延长,除313 密 度精炼方式精炼前精炼后气效率随之提高。3 表4 密度对比 göcm 试验结果(表4)显示,真14级3级合金液由大气转入到精炼方
8、式精炼前精炼后空精炼后,合金的密度有明显25级3级真空状态时,P大气迅速下35级1级12.6792.687提高。这显然是因为真空精炼降,与此同时,对阻碍气泡32.6302.686后合金液含气量减少,致密性生长的外部压力也随之下降,这就促使合金中的气体析得以提高。出,并由小泡聚合而成大泡,从液面逸出。随着精炼时间314 力学性能的延长,合金液深处的气体也逐渐逸出,除气效率进
