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pt古怪猴子网站:合金熔煉時備料與配料在成分控制中的作用簡介(二)

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三、中間合金

pt古怪猴子2500倍 www.esflm.icu 熔煉合金時,合金元素的加入方式一般有兩種。一種是以純金屬直接加入溶體,如鋁合金中的銅、鎂、鋅等;銅合金中的鋅、錫、鉛等。另一種是將合金元素預先制成中間合金或母合金,再比中間合金的形式加入溶體中。此外,還有一種方法,即加入含有合金元素的鹽或化合物,通過與基體金屬的置換反應而還原處理并進入熔體。如通過鈹氟酸鈉加鈹,通過鋯氟酸鉀加鋯及氯化錳等均屬于此法。

1.使用中間合金的目的及要求

使用中間合金的目的,是為了便于加入某些熔點較高且不易溶解或易氧化、揮發的合金元素,以便更準確地控制成分。銅、鋁、鎂等合金中的鈦、鋯、鉻、鈮及易氧化、揮發的磷和鎘等,一般多以熔點較低及合金元素濃度較高的中間合金形式加入,才能較易溶解和得到成分均勻而準確的合金溶體。其次,使用中間合金作爐料,可以避免溶體過熱、縮短熔煉時間、降低熔損。

為此,中間合金應盡可能滿足下列基本要求:

①熔點應低于或接近合金熔煉溫度;

②含有盡可能高的合金元素且成分均勻一致;

③氣體、雜質及非金屬夾雜物含量低;

④具有足夠的脆性,易破碎,便于配料;

⑤不易被腐蝕,在大氣下保存時不應破裂成粉末。

2.工業用中間合金

工業上常用的中間合金有二元合金和三元合金兩種,制備方便而最常使用的中間合金是二元中間合金。三元中間合金雖然制備較復雜,但其熔點一般較二元合金低,而且一次可以加入兩種合金元素,所以也被使用。

3.中間合金制備

中間合金的制備方法有4種,即熔合法、熱還原法、熔鹽電解法及粉末法,前面兩種最常用。為滿足成品合金對雜質含量的要求中間合金多用純度較高的新金屬料來熔制。除粉末法外,熔制中間合金時都要進行脫氣和除渣精煉。鈦合金用的鈦基中間合金必須在真空爐內熔制。
(1)熔合法

熔合法是把兩種和多種金屬直接熔化混合成中間合金,熔制中間合金以相圖為基礎。大多數中間合金采用熔合法生產,如鋁錳、鋁鎳、鋁銅、銅硅、銅錳、銅鐵、鎳鎂等中間合金。根據熔合工藝不同,熔合法又有3種類型。一種是先熔化易熔金屬,并過熱至一定溫度后,再將難熔金屬分批加入而制成。這種工藝操作簡單,熱損失較小,是目前廣泛使用的配制中間合金的方法另一種是先熔化難熔金屬,而后加易熔金屬。多數中間合金所含難熔組元較少,而且它們的熔點高,故此法很少采用?;褂幸恢質鞘孿冉街紙鶚舴直鷦諏教ㄈ勐誚腥芻?,然后將其混合,這種工藝適用于大規模生產。
以鋁錳中間合金為例,簡述如下。
鋁錳中間合金一般用純鋁和含錳量大于93%的金屬錳或純度高的電解錳,在中頻感應爐或坩堝爐中熔制。將破碎成細粒的錳,經預熱去水分后分批加入850~1000℃的鋁液中。每批加入后立即充分攪拌,待其全部溶解后再加下一批。加完錳,再加入剩余鋁錠以降低熔體溫度,充分攪拌精煉扒渣后澆入預熱的錠模內。由于錳易于氧化生渣,密度為鋁的2.8倍,在整個澆鑄過程中須經常攪拌熔體,防止錳沉淀而出現成分偏析。

(2)熱還原法

該法也稱置換法,銅鈹和鋁鈦中間合金常用這種方法熔制。銅鈹和鋁鈦中間合金,采用BeO和TiO?作原料,分別以碳、鋁作還原劑,使鈹和鈦從BeO和TiO?中還原出來,分別溶于銅和鋁液中而制成中間合金。前者稱為碳熱法,后者稱為鋁熱還原法或鋁熱法。生產銅鈹中間合金時,含鈹的煙塵有毒,必須在具有防護設備的專用廠房內進行配制,現多由專業廠家生產。4%TiAl中間合金的熔制方法是先在中頻爐中熔化鋁,然后加入TiO2和Na3AlF6(各占鋁重的8%~9%),用石墨棒攪拌,適當保溫至不冒黃煙時便可扒渣澆鑄。也可用海綿鈦和鋁直接熔合成鋁鈦中間合金。這樣,合金成分易于準確控制,操作方便,但海綿鈦價格較貴,故一般多用鋁熱還原法制取鋁鈦中間合金。

(3)熔鹽電解法

制取鋁鈰中間合金可用熔鹽電解法,其工藝為:以電解槽的石墨內襯為陽極,用鉬插入鋁液中作陰極,以KCl和CeCl?熔鹽作電解液。將鋁液加熱至850℃左右時,通電進行電解,即可制得(10%~25%)CeAl中間合金。也可用鋁熱法制取鋁鈰中間合金。

(4)粉末法

將兩種不易熔合的金屬(如銅和鉻)分別制成粉末,加黏結劑,混合壓塊,然后在適當溫度烘烤一定時間即可。此法優點是合金元素含量和收得率高。目前,國內外廠家生產的鋁合金用添加劑加入溫度為700~755℃。它們的特征指標為錳添加劑含錳70%~80%,壓塊的密度為3.4~4.g/cm³;鐵添加劑含鐵70%~75%,壓塊的密度為3.4~4.1g/cm³;銅添加劑含銅70%~75%,壓塊的密度為3.3~3.7g/cm³;鎳添加劑含鎳75%,壓塊的密度為3.8~4.1g/cm³;鈦添加劑含鈦70%~75%,壓塊的密度為3.4~4.0g/cm³應該指出,應用中間合金的所謂二步熔煉法,使合金的熔煉過程增加了一道工序,提高了成本。同時,中間合金熔制過程中,還會發生雜質的吸收和積累,影響合金的冶金質量。因此,產生了不應用中間合金而直接將新金屬料加入熔體的所謂一步熔煉法的設想。一步熔煉法是利用合金化后能降低合金熔點的原理,把熔點較高的合金元素直接加到基體金屬熔液中去。此法的關鍵在于創造良好的動力學條件,增大和不斷更新基體金屬與合金元素的直接接觸表面,促進合金元素的擴散和均勻化。一步熔煉法具有較好的技術經濟效益。

2019年4月18日 12:27
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