铁相对铸造铝合金组织性能影响及净化方法的研究

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1、2008年上海大学硕士学位论文摘要随着社会的不断进步，制造业的飞速发展，人们对可持续发展材料日趋关注。铝及其合金具有密度小，比强度高，塑性好，可重复利用，自然界储藏量较丰富等优点，是可持续发展材料之一。随着国民经济的持续发展，特别是汽车工业的快速发展，对铸造铝合金的需求越来越大，给铝合金的上游生产厂家增加了很大的压力。由于国家对电解铝等高能耗企业的宏观调控政策影响，限制了电解铝企业的扩张规模，从而也从侧面促进了铝合金再生市场的迅速发展。但是铝合金废料回收时会带入一系列的合金元素，形成杂质元素，在各种杂

2、质中，铁相一直被认为是铝及其合金制品中最为有害的杂质。铁易与其他杂质以金属间化合物的形态存在，常见的有a．铁相和p．铁相两种，对铝硅合金有不利作用的主要是0铁相。为此需要控制铁相的形貌，去除铸造铝合金中的铁相并达到净化合金的目的。本文首先应用光学显微镜、万能试验机、X．射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)以及相关处理软件研究了不同浸蚀条件对铁相的侵蚀效果，不同铁含量下铁相的主要存在形态以及不同铁相形貌对铝合金铸件性能的影响，研究发现使用H2S04：H20为l：4的硫酸浸蚀剂来浸蚀铝硅合金中的铁相效

3、果较好，浸蚀时间为180s。随着Fe含量的升高，铁相存在方式由a．A18SiFe2相(四方晶型，a=b=12．4，c=26．23；Q=B=Y=90。)向B．A15FeSi相(单斜晶型，a=b=6．12，c--41．5；B=91。，Q=Y=90。)转变，铸件中当含Fe量不同其铁相形貌也不同。一般说，含Fe≤O．8％时，铸件组织中仅出现鱼骨状的a．铁相。当合金中含Fe>0．8％时，a．铁相逐渐向B．铁相转变，铸件组织中易析出针状B．铁相，合金的力学性能也出现较大的变化，当Fe达到1．O％左右时，合金中仍然

4、存在少量的a．铁相，但基本以针状的D．铁相形态存在，针状的B．铁相极易割裂伐．A1基体，因此当Fe含量>0．8％时，合金的力学性能下降较快。改善铁相的存在形貌，控制铁相形貌使之以a．铁相形式析出的方法主要有加入中和元素、改变冷速、搅拌等，本文第二部分主要应用光学显微镜、万能试验机、数据采集系统、电磁搅拌实验平台以及相应的软件，研究了在铝合金中加入Mn，稀土La，钛盐以及冷却速度和电磁搅拌对铁相形貌的影响，发现在铝2008年上海大学硕士学位论文合金中按一定的比例加入Mn，La或者Ti之后，针状的B一铁相

5、逐渐向骨骼状的a．铁相转变，冷却速度对铁相的大小有很大的影响，当冷却速度很小的时候，铁相长大比较充分。利用电磁搅拌作用力对初生针状富铁相进行搅拌作用并抑制各向异性生长，从而实现合金中铁相的细化，甚至在部分区域由于铁相的迁移，铁相的形貌发生了转变。在改善铁相形貌的同时，如果能在铝合金熔融再生的过程中去除部分铁相，净化再生铝合金的话，对铝合金再生回收及铝合金相关产业来说意义重大。本文第三部分主要应用光学显微镜、电磁搅拌实验平台以及Thermo．Calc软件，研究了在回收铝合金中加入Mn进行重力沉降以及电磁

6、搅拌对去除铁相、净化铝合金的影响，发现在Fe含量稍高(之1．0％)的铸造铝合金中，按一定的比例加入Mn，并在较低的温度下(620℃)保温一定的时间(≥30min)后，熔体中的Fe有大部分沉降到试样的底部。利用电磁搅拌的旋转作用，在较低温度下进行电磁搅拌，发现圆柱试样的中心和外围的铁相含量出现一定的区别，初生富铁相在电磁力的作用下旋转并由于离心力的作用而迁移到圆柱试样的外围，为分离铁相、净化铸造铝合金创造了条件。关键词：铝合金；铁相；中和元素；电磁搅拌；力学性能Ⅱ2008年上海大学硕士学位论文Abstr

7、actWiththeadvancementofsocietyanddevelopmentofmanufacture，thesustainabledevelopmentmaterialispaidmoreattention．Purealuminiumandaluminiumalloys，oneofthesustainabledevelopmentmaterails，havemanyadvantages，suchaslowerdensity,higherstrengthtomassratio(ob／p)，

8、betterplastility,easilyrecycleandabundantreserves．Thedemandonthealuminumcastingalloyisincreaseedmoreandmoreaccordingtothecontinuislydevelopmentofnationaleconomy,especiallythegreatdemandfromAutoindustry．Duetothestrictnationalmacro