铝合金的熔炼工艺分析
铝合金的熔炼工艺分析[20200123183839]
【摘要】
本课题主要是讨论铝合金的熔炼工艺流程、质量控制措施及检验方法。通过查阅相关书籍，首先研究铝合金主要成分及各元素的作用，熔炼时防止增铁、氧化和吸气的措施，掌握熔炼的要点，最后给出合金性能（含机械性能）的检查方法。
自己很庆幸讨论学习本课题。它给我的不仅仅是一个学习的过程，更教会了我面对学习面对生活的过程。任何事情都是经过一番努力的过程。困难要去面对，什么事情，只要自己用心去做，一定会成功的！
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关键字:】铝合金、熔炼、合金性能
引言
目前压铸件数量最多的就是铝合金，它具有重量轻、比强度高，有较高的力学性能和耐腐蚀性能等。铝合金是以铝为基的合金总称。主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。铝合金广泛应用于需要有良好的成形性、高抗蚀性、且强度要求不高的产品。例如化工设备、食品工业装置与贮存容器、炊具、装饰品、小五金件等。
近几年，随着政府整顿和规范市场秩序力度的加强和市场竞争优胜劣汰机制作用的进一步发挥，中国铝合金工业在总量快速增长的同时，内部结构也发生了明显的变化，产业开始逐渐走向成熟。目前，中国铝合金型材工业已经跨越了以数量增长为特征的初级发展阶段，初步进入了以提高产品内在质量、丰富产品种类、依靠综合实力参与市场竞争的新阶段。
2010年1-12月，全国铝合金累计产量为3,615,078.93吨；2011年1-12月，全国铝合金累计产量为3,781,171.31吨。2012年1-7月，全国铝合金产量为2,508,433.94吨。
未来我国铝合金工业市场需求潜力巨大。由于我国正处在工业化的中期阶段，目前铝合金型材主要消费领域为建筑行业，工业铝合金型材消费占全部铝合金型材消费比例远远低于发达国家。随着中国工业化进程的推进，交通、电子等行业对于铝合金型材需求必定呈上升的趋势，在铝合金型材的消费结构中，工业铝合金型材消费的比例必定会不断上升。目前，汽车工业已成为中国的支柱产业，中国汽车工业已进入快车道，并已成世界汽车生产大国和世界上最有潜力的消费市场。轻量化是汽车工业节能减排的重要手段而轻量化必然导致铝合金在汽车上的大量应用。另外，尽管近年来铝合金门窗在低档次产品的冲击下，市场表现疲软，但未来在房地产业发展的带动下，因铝合金门窗的耐腐蚀性、变形量小、防火性强、使用寿命长、环保节能等特性，决定其仍是今后市场上的主流。
一、压铸工艺简介
（一）定义
压力铸造是近代金属加工工艺中发展较快的一种少无切削的特种铸造方法。它是将熔融金属在高压高速下充填铸型，并在高压下结晶凝固形成铸件的过程。高压高速是压力铸造的主要特征。常用的压力为数十兆帕，填充速度（内浇口速度）约为16～80米/秒，金属液填充模具型腔的时间极短，约为0.01～0.2秒。
由于用这种方法生产产品具有生产效率高，工序简单，铸件公差等级较高，表面粗糙度好，机械强度大，可以省去大量的机械加工工序和设备，节约原材料等优点，所以现已成为我国铸造业中的一个重要组成部分。
压铸工艺是将压铸机、压铸模和合金三大要素有机地组合而加以综合运用的过程。而压铸时金属按填充型腔的过程，是将压力、速度、温度以及时间等工艺因素得到统一的过程。同时，这些工艺因素又相互影响，相互制约，并且相辅相成。只有正确选择和调整这些因素，使之协调一致，才能获得预期的结果。因此，在压铸过程中不仅要重视铸件结构的工艺性，压铸模的先进性，压铸机性能和结构优良性，压铸合金选用的适应性和熔炼工艺的规范性；更应重视压力、温度和时间等工艺参数对铸件质量的重要作用。在压铸过程中应重视对这些参数进行有效的控制。
（二）压铸工艺过程
它的基本工艺过程是：金属液先低速或高速铸造充型进模具的型腔内，模具有活动的型腔面，它随着金属液的冷却过程加压锻造，既消除毛坯的缩孔缩松缺陷，也使毛坯的内部组织达到锻态的破碎晶粒。毛坯的综合机械性能得到显著的提高。另外，该工艺生产出来的毛坯，外表面光洁度达到7级（Ra1.6），如冷挤压工艺或机加工出来的表面一样，有金属光泽。所以，我们将压铸模锻工艺称为“极限成形工艺”，比“无切削、少余量成形工艺”更进了一步。 压铸模锻工艺还有一个优势特点是，除了能生产传统的铸造材料外，它还能用变形合金、锻压合金，生产出结构很复杂的零件。这些合金牌号包括：硬铝超硬铝合金、锻铝合金，如LY11、LY12、6061、6063、LYC、LD等）。这些材料的抗拉强度，比普通铸造合金高近一倍，对于铝合金汽车轮毂、车架等希望用更高强度耐冲击材料生产的部件，有更积极的意义。
二、铝合金主要成分及各元素的作用
(一)铝硅系合金，也叫“硅铝明”或“矽铝明”。有良好铸造性能和耐磨性能，热胀系数小，在铸造铝合金中品种最多，用量最大的合金，含硅量在10％～25％。有时添加0.2％～0.6％镁的硅铝合金，广泛用于结构件，如壳体、缸体、箱体和框架等。有时添加适量的铜和镁，能提高合金的力学性能和耐热性。此类合金广泛用于制造活塞等部件。
(二)铝铜合金，含铜4.5％～5.3％合金强化效果最佳，适当加入锰和钛能显著提高室温、高温强度和铸造性能。主要用于制作承受大的动、静载荷和形状不复杂的砂型铸件。
(三)铝镁合金，密度最小(2.55g/cm3)，强度最高(355MPa左右)的铸造铝合金，含镁12％，强化效果最佳。合金在大气和海水中的抗腐蚀性能好，室温下有良好的综合力学性能和可切削性，可用于作雷达底座、飞机的发动机机匣、螺旋桨、起落架等零件，也可作装饰材料。
(四)铝锌系合金，为改善性能常加入硅、镁元素，常称为“锌硅铝明”。在铸造条件下，该合金有淬火作用，即“自行淬火”。不经热处理就可使用，以变质热处理后，铸件有较高的强度。经稳定化处理后，尺寸稳定，常用于制作模型、型板及设备支架等。
以铝为基的合金总称。主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。
铝合金密度低，但比强度高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。
铝合金分两大类：铸造铝合金，在铸态下使用；变形铝合金，能承受压力加工，力学性能高于铸态。可加工成各种形态、规格的铝合金材。主要用于制造航空器材、日常生活用品、建筑用门窗等。
铝合金按加工方法可以分为变形铝合金和铸造铝合金。变形铝合金又分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。不可热处理强化型不能通过热处理来提高机械性能，只能通过冷加工变形来实现强化，它主要包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等。可热处理强化型铝合金可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能，它可分为硬铝、锻铝、超硬铝和特殊铝合金等。
铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能，物理性能和抗腐蚀性能。
铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金，铝铜合金，铝镁合金和铝锌合金。
（五）压铸铝合金中各元素的作用和影响
1、硅（Si）
硅是大多数压铸铝合金的主要元素。它能改善合金的铸造性能。硅与铝能组成固溶体。在577℃时，硅在铝中的溶解度为1.65％，室温时为0.2％、含硅量至11.7％时，硅与铝形成共晶体。提高合金的高温造型性，减少收缩率，无热裂倾向。二元铝基合金有高的耐蚀性。当合金中含硅量超过共晶成分，而铜、铁等杂质又多时，即出现游离硅的硬质点，使切削加工困难，高硅铝合金对铸件坩埚的熔蚀作用严重。
【摘要】
本课题主要是讨论铝合金的熔炼工艺流程、质量控制措施及检验方法。通过查阅相关书籍，首先研究铝合金主要成分及各元素的作用，熔炼时防止增铁、氧化和吸气的措施，掌握熔炼的要点，最后给出合金性能（含机械性能）的检查方法。
自己很庆幸讨论学习本课题。它给我的不仅仅是一个学习的过程，更教会了我面对学习面对生活的过程。任何事情都是经过一番努力的过程。困难要去面对，什么事情，只要自己用心去做，一定会成功的！
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】铝合金、熔炼、合金性能
引言
目前压铸件数量最多的就是铝合金，它具有重量轻、比强度高，有较高的力学性能和耐腐蚀性能等。铝合金是以铝为基的合金总称。主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。铝合金广泛应用于需要有良好的成形性、高抗蚀性、且强度要求不高的产品。例如化工设备、食品工业装置与贮存容器、炊具、装饰品、小五金件等。
近几年，随着政府整顿和规范市场秩序力度的加强和市场竞争优胜劣汰机制作用的进一步发挥，中国铝合金工业在总量快速增长的同时，内部结构也发生了明显的变化，产业开始逐渐走向成熟。目前，中国铝合金型材工业已经跨越了以数量增长为特征的初级发展阶段，初步进入了以提高产品内在质量、丰富产品种类、依靠综合实力参与市场竞争的新阶段。
2010年1-12月，全国铝合金累计产量为3,615,078.93吨；2011年1-12月，全国铝合金累计产量为3,781,171.31吨。2012年1-7月，全国铝合金产量为2,508,433.94吨。
未来我国铝合金工业市场需求潜力巨大。由于我国正处在工业化的中期阶段，目前铝合金型材主要消费领域为建筑行业，工业铝合金型材消费占全部铝合金型材消费比例远远低于发达国家。随着中国工业化进程的推进，交通、电子等行业对于铝合金型材需求必定呈上升的趋势，在铝合金型材的消费结构中，工业铝合金型材消费的比例必定会不断上升。目前，汽车工业已成为中国的支柱产业，中国汽车工业已进入快车道，并已成世界汽车生产大国和世界上最有潜力的消费市场。轻量化是汽车工业节能减排的重要手段而轻量化必然导致铝合金在汽车上的大量应用。另外，尽管近年来铝合金门窗在低档次产品的冲击下，市场表现疲软，但未来在房地产业发展的带动下，因铝合金门窗的耐腐蚀性、变形量小、防火性强、使用寿命长、环保节能等特性，决定其仍是今后市场上的主流。
一、压铸工艺简介
（一）定义
压力铸造是近代金属加工工艺中发展较快的一种少无切削的特种铸造方法。它是将熔融金属在高压高速下充填铸型，并在高压下结晶凝固形成铸件的过程。高压高速是压力铸造的主要特征。常用的压力为数十兆帕，填充速度（内浇口速度）约为16～80米/秒，金属液填充模具型腔的时间极短，约为0.01～0.2秒。
由于用这种方法生产产品具有生产效率高，工序简单，铸件公差等级较高，表面粗糙度好，机械强度大，可以省去大量的机械加工工序和设备，节约原材料等优点，所以现已成为我国铸造业中的一个重要组成部分。
压铸工艺是将压铸机、压铸模和合金三大要素有机地组合而加以综合运用的过程。而压铸时金属按填充型腔的过程，是将压力、速度、温度以及时间等工艺因素得到统一的过程。同时，这些工艺因素又相互影响，相互制约，并且相辅相成。只有正确选择和调整这些因素，使之协调一致，才能获得预期的结果。因此，在压铸过程中不仅要重视铸件结构的工艺性，压铸模的先进性，压铸机性能和结构优良性，压铸合金选用的适应性和熔炼工艺的规范性；更应重视压力、温度和时间等工艺参数对铸件质量的重要作用。在压铸过程中应重视对这些参数进行有效的控制。
（二）压铸工艺过程
它的基本工艺过程是：金属液先低速或高速铸造充型进模具的型腔内，模具有活动的型腔面，它随着金属液的冷却过程加压锻造，既消除毛坯的缩孔缩松缺陷，也使毛坯的内部组织达到锻态的破碎晶粒。毛坯的综合机械性能得到显著的提高。另外，该工艺生产出来的毛坯，外表面光洁度达到7级（Ra1.6），如冷挤压工艺或机加工出来的表面一样，有金属光泽。所以，我们将压铸模锻工艺称为“极限成形工艺”，比“无切削、少余量成形工艺”更进了一步。 压铸模锻工艺还有一个优势特点是，除了能生产传统的铸造材料外，它还能用变形合金、锻压合金，生产出结构很复杂的零件。这些合金牌号包括：硬铝超硬铝合金、锻铝合金，如LY11、LY12、6061、6063、LYC、LD等）。这些材料的抗拉强度，比普通铸造合金高近一倍，对于铝合金汽车轮毂、车架等希望用更高强度耐冲击材料生产的部件，有更积极的意义。
二、铝合金主要成分及各元素的作用
(一)铝硅系合金，也叫“硅铝明”或“矽铝明”。有良好铸造性能和耐磨性能，热胀系数小，在铸造铝合金中品种最多，用量最大的合金，含硅量在10％～25％。有时添加0.2％～0.6％镁的硅铝合金，广泛用于结构件，如壳体、缸体、箱体和框架等。有时添加适量的铜和镁，能提高合金的力学性能和耐热性。此类合金广泛用于制造活塞等部件。
(二)铝铜合金，含铜4.5％～5.3％合金强化效果最佳，适当加入锰和钛能显著提高室温、高温强度和铸造性能。主要用于制作承受大的动、静载荷和形状不复杂的砂型铸件。
(三)铝镁合金，密度最小(2.55g/cm3)，强度最高(355MPa左右)的铸造铝合金，含镁12％，强化效果最佳。合金在大气和海水中的抗腐蚀性能好，室温下有良好的综合力学性能和可切削性，可用于作雷达底座、飞机的发动机机匣、螺旋桨、起落架等零件，也可作装饰材料。
(四)铝锌系合金，为改善性能常加入硅、镁元素，常称为“锌硅铝明”。在铸造条件下，该合金有淬火作用，即“自行淬火”。不经热处理就可使用，以变质热处理后，铸件有较高的强度。经稳定化处理后，尺寸稳定，常用于制作模型、型板及设备支架等。
以铝为基的合金总称。主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。
铝合金密度低，但比强度高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。
铝合金分两大类：铸造铝合金，在铸态下使用；变形铝合金，能承受压力加工，力学性能高于铸态。可加工成各种形态、规格的铝合金材。主要用于制造航空器材、日常生活用品、建筑用门窗等。
铝合金按加工方法可以分为变形铝合金和铸造铝合金。变形铝合金又分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。不可热处理强化型不能通过热处理来提高机械性能，只能通过冷加工变形来实现强化，它主要包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等。可热处理强化型铝合金可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能，它可分为硬铝、锻铝、超硬铝和特殊铝合金等。
铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能，物理性能和抗腐蚀性能。
铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金，铝铜合金，铝镁合金和铝锌合金。
（五）压铸铝合金中各元素的作用和影响
1、硅（Si）
硅是大多数压铸铝合金的主要元素。它能改善合金的铸造性能。硅与铝能组成固溶体。在577℃时，硅在铝中的溶解度为1.65％，室温时为0.2％、含硅量至11.7％时，硅与铝形成共晶体。提高合金的高温造型性，减少收缩率，无热裂倾向。二元铝基合金有高的耐蚀性。当合金中含硅量超过共晶成分，而铜、铁等杂质又多时，即出现游离硅的硬质点，使切削加工困难，高硅铝合金对铸件坩埚的熔蚀作用严重。
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