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5×××系鋁合金Al-Mg鋁鎂系防銹型鋁合金熔鑄技術
常采用半連續鑄造將變形鋁合金液體鑄造成扁錠、圓錠。熔體凈化主要采用熔劑凈化,除去熔體中的H、Al2O3等有害雜質。以除H為主的鋁熔體凈化技術主要有氣泡浮游法、真空處理法、超聲波處理法、稀土儲氫法等。在這些方法中,真空除氫凈化雖效果好、無公害,但因需專用設備,投資大等緣故未獲廣泛應用。氣泡浮游法中的采用氣體凈化劑的凈化技術,近年獲得較快的發展。在線除氫裝置是各大鋁熔鑄廠重點研究和發展的對象,種類繁多,如采用固定噴嘴的MINT裝置,還有采用旋轉噴頭的SNIF、Alpur裝置。除氣裝置新的發展方向是在不斷提高除氣效率的同時,通過減少裝置內鋁液體積,消除或減少鑄次間金屬的放干,取消加熱系統來降低運行費用,如Alcan公司開發的緊湊型除氣裝置ACD,該裝置是在一般流槽上用多個小轉子進行精煉,轉子間用隔板分隔。該裝置在鑄次之間無金屬存留,無需加熱保溫,運行費用大幅度下降,除氣效果與傳統裝置相當或更好。
2、熔體過濾
隨著Mg含量的增加,鋁-鎂合金的熔煉燒損加大,氧化夾渣增多,吸H量加大,必須嚴格控制工藝參數,除了在靜置爐除H、除渣之外,還需要在鑄造過程中,用陶瓷板、玻璃絲布等過濾雜質。用來過濾的陶瓷過濾板的制造水平不斷提高,其最新的進展是挪威科技大學等正在研制的緊湊深床過濾器。過濾介質主要采用泡沫陶瓷過濾板,過濾效果好,價格低,應用廣泛。泡沫陶瓷過濾板生產技術國內已基本掌握,但孔徑控制方面的一些難題尚未攻克。國外產品已從15,20,30,40,50ppi發展到60,70ppi,同時還有不少新品種面世。較有前途的一種是Selee公司的復合過濾板,該過濾板分為上下兩層,上層25。4mm厚的孔徑較大,下層25。4mm厚的孔徑較小,品種有30/50,30/60ppi等,甚至有30/70,40/70ppi等。復合過濾板比普通過濾板的效率高,通過的金屬量大,使熔體質量進一步得到保障。
3、晶粒細化技術
從上世紀60年代以來,Al-Ti-B一直是鋁工業優先采用的晶體細化劑。但在含Zr和Cr的鋁-鎂合金中會引起TiB2中毒,造成晶粒大小不均勻。目前研究的替代產品是Al-Ti-C細化工藝,Al-Ti—C絲制備工藝比較成熟。20世紀80年代,英國AngloBlackwells公司開發了Al-6%Ti-0。02%C合金。它克服了含TiB2中間合金的缺點,但Ti/C比高(300:1),為提高所需的TiC晶核,T1加入量唷?995年SMC成功開發AI-3%Ti-0。5%C。1996年Alcoa公司開始工業應用Al-Ti-C。Al-3%Ti-0。5%C中TiC粒子數約為同體積Al-6%Ti-0。02%C的3倍,用前者取代后者,在相同添加量下TiC粒子數將增加5倍。幾乎與此同時歐洲也成功研制了Al-5%Ti-0。25%C中間合金。這些合金被生產成鑄塊或擠壓絲添加到鋁-鎂合金中,細化效果好。Ti在晶粒成核后限制其生長速度,同時它還可以提供成分過冷,有利于新晶核的形成,而TiC粒子起形核核心作用。
4、5xxx系鋁合金帶坯鑄軋
鑄軋工藝主要應用于1xxx系、3xxx系等軟合金,對于5xxx系鋁合金,只能鑄軋Mg含量小于3。5%的5005、5052等低Mg鋁合金。鑄軋冷卻速率可達到103℃/s,鑄軋成品厚度為3~7mm。但是,鑄軋產品可能存在表面偏析和中心偏析等鑄造缺陷,而且容易遺傳給成品板帶材。
5、5xxx系鋁合金帶坯連鑄
目前,世界上應用連續鑄造技術的黑茲利特鑄造機、勞納鑄造機、凱撒微型鑄造機屬于雙帶式連續鑄造機,結構及鑄造原理略有差異。鑄造鋁合金時冷卻速率可達到102℃/s,可以鑄造10~25mm厚、鎂含量達5%的5182等高Mg鋁合金坯料。一般連鑄機之后有單機架或多機架熱連軋機,直接將鑄坯軋成2~3mm的帶坯。
研究表明,采用帶式連鑄坯生產的AA5182合金帶材的鹽浴退火織構與常規硬模鑄造坯生產的帶材接近。常規硬模鑄造坯生產的帶材有好的力學性能,各向同性。退火能顯著改善連鑄帶材的各向異性。硬模鑄造坯生產的帶材與連鑄坯生產的帶材在鹽浴中退火,均產生0/90°制耳,制耳率分別為3。98%和2。17%。連鑄坯生產的帶材在空氣退火爐中退火后,產生0。77%的45°制耳。連鑄坯生產的帶材可彎曲150°,而硬模鑄造坯生產的帶材可彎曲180°。
連鑄坯生產的鋁-鎂合金合金板帶材可用于汽車結構材料,但其成形性能同傳統鑄造軋制方法生產的板帶材相比稍差些。
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