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优质期刊推荐铸造铝合金中有害铁相的变质及去除技术研究--《华南理工大学》2012年硕士论文
铸造铝合金中有害铁相的变质及去除技术研究
【摘要】：Fe元素是铝合金中的一种固有杂质元素，容易在铝合金生产与再生利用过程中富集，从而降低铝合金可持续利用品质。铁元素在铝合金尤其在铸造铝合金中易以针状相存在，成为铝合金工件中潜在的失效源。在国内外铝工业中，不乏除去铝合金中杂质元素的有效熔剂，但用熔剂法去除铝合金中铁元素的工艺仍未成熟。伴随着再生铝工业的兴起，铝合金中Fe元素去除技术已经进行了大量的科学探索，但目前只有分拣等物理方法得到推广应用，而铝合金中Fe元素化学去除方法只有少量的实验报道，仍未见在铸造车间的大规模使用，因此需要进一步的科学研究。本课题针对特定Fe含量的铸造铝合金进行研究，通过成分与工艺的优化，以期取得较佳的实际应用效果。
本课题以主加含锰熔剂辅加镁元素的方法，借助ICP直读光谱仪、OM、SEM/EDS、XRD等测试分析仪器，研究了熔剂的加入对铸造铝合金中铁元素的去除、铁相的变质的规律，并探讨了变质后铁相形貌变化与除铁效率的关系，研究表明：
（1）在金属型铸造条件下，铁质量分数为1.5%左右的微硅铝合金中，以含锰熔剂辅以重力沉降法除铁，存在较佳的Fe/Mn值（本文Fe/Mn比为1：3），使得铝熔体中的Fe元素去除率和Mn元素的残留量综合最佳。
（2）凝固过程中，冷却条件对铸造铝合金中针状铁相有一定的影响；在相同的Si含量时，随着Fe含量的增加，针状相长大、增多；在相同的Fe含量时，随着Si含量的增加，针状铁相变得更为粗大，而且数量增多。
（3）Mn元素的加入改变了Fe相的形态，这是由于Fe元素在AlMn相中固溶，使得针状铁相变质为中空的块状、汉字状或古钱币状；在此基础上，Mg元素的加入，并未引起铁相形貌的变化，而只起到了溶解铁相的作用，使得针状、块状的铁相“碎解”；此外RE的添加由于净化熔体，从而减少了铁相的体积分数。
（4）由于针状、片状、枝状的高温先析铁相，在铝熔体中相互搭接成空间枝网状的“过滤网”，阻碍了比表面积大的铁相的沉降，使得只有比表面较小的先析铁相才能穿过“过滤网”沉降至熔体底部；而且比表面积小的相堆积更为密实，降低了沉积层的厚度，除铁效率更高。
【关键词】：
【学位授予单位】：华南理工大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2012【分类号】：TG292【目录】：
摘要5-6Abstract6-10第一章 绪论10-22 1.1 前言10 1.2 Fe 在铝中的存在形式及对铝合金性能的影响10-14
1.2.1 Fe 在铝中的存在形式11-12
1.2.2 Fe 对铝合金性能的影响12-14 1.3 铝合金中铁相危害消除研究现状14-19
1.3.1 改善铁相形貌的研究15-16
1.3.2 铁元素去除技术研究16-19 1.4 研究的目的和意义19-20 1.5 本文的主要研究内容20-22第二章 实验材料及方法22-27 2.1 实验材料及设备22-24
2.1.1 合金熔炼用实验材料22-23
2.1.2 熔炼用实验设备23-24 2.2 实验过程24-25
2.2.1 铸造铝合金除铁工艺的建立24-25
2.2.2 铸造铝合金 Fe 相变质工艺的建立25 2.3 表征分析25-27
2.3.1 金相组织25-26
2.3.2 成分和组织形貌分析26-27第三章 铸造铝合金中铁元素的去除27-36 3.1 引言27 3.2 含 Mn 熔剂对铸造铝合金中 Fe 元素的作用27-33
3.2.1 Mn 的加入量对 Fe 元素去除的影响27-29
3.2.2 除铁温度与静置时间对残留 Fe 元素的影响29-30
3.2.3 熔渣分析30-33 3.3 含硼熔剂对铸造铝合金中 Fe 杂质元素的去除效果33-34
3.3.1 氟硼酸钾的除铁效果33-34
3.3.2 铝硼中间合金的除铁效果34 3.4 其它除铁剂的研发及探索34-35 3.5 本章小结35-36第四章 有害铁相的形成及其控制36-57 4.1 铸造铝合金中的主要有害铁相36-46
4.1.1 Al_3Fe 相在 Al-Fe 合金中的形成36-40
4.1.2 有害铁相对 Al-Si 合金组织形貌的主要影响40-46 4.2 铸造铝合金中铁相的变质研究46-56
4.2.1 Al-Fe 合金中铁相形貌的变质效果46-48
4.2.2 亚共晶 Al-Si 中铁相形貌的变质效果48-50
4.2.3 共晶 Al-Si 中铁相形貌的变质效果50-52
4.2.4 合金对铸造铝合金中有害铁相的变质规律52-56 4.3 本章小结56-57第五章 铁相形貌与沉降除铁关系的探讨57-64 5.1 富铁相沉降过程中的影响因素57-58 5.2 实验设计及宏观结果58-60 5.3 组织观察及能谱分析60-62 5.4 铸造车间铁相变质与除铁联系的应用设计62 5.5 本章小结62-64全文总结64-65参考文献65-70攻读硕士学位期间取得的研究成果70-71致谢71-72附录72
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