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鑄造有色合金及其特種鑄造鑄鋼砂技術發展現狀(2)

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鑄造有色合金及其特種鑄造鑄鋼砂技術發展現狀(2)

發布日期:2017-09-29 作者: 點擊:

1.5 鑄造鑄鋼砂鋅合金
  鑄造鋅合金的密度小,有一定耐磨性、耐蝕性,尤其是當前不斷發展的鑄造鋅鋁合金以其優異的綜合力學性能、耐磨損性能、機械加工性能、低能耗、無污染,使其成為鑄造工作者感興趣的材料而得到了廣泛地研究。目前主要作為減摩耐磨材料代替青銅、黃銅,還可代替鋁合金和鑄鐵等用于結構材料。
  工業中經常使用的鋅基合金主要以壓鑄型合金為主,分為五個類型,主要用于要求一定強度和耐蝕性的零件。高強度鋅合金,主要用于制作軸承,各種管接頭滑輪及各類承受沖擊和磨損的客體鑄件,少部分地取代一些銅合金、鋁合金和可鍛鑄鐵件,模具用鋅合金。近十多年來,鋅合金被大量用來制造沖裁模、拉伸模、塑料模、橡膠模等。采用鋅合金制模可以縮短制模周期,降低模具成本,比同類鋼制模具成本低60%~80%。采用擠壓鑄造工藝可使高鋁鑄造鋅合金的強度提高60%左右,伸長率提高1倍以上,并且能大幅度減輕Al、Cu等合金元素的偏析。鋅基合金除具有優良的鑄造性能以外,其在涂覆性和可鍍性、導電性、尺寸精度控制和形狀完整性,以及可裝配性等方面也具有很多優點,特別適合電子元器件和多功能組合件的制造。
  2 我國鑄造有色合金熔體技術的發展
  2.1 鋁合金的凈化
  熔體凈化是發展鑄造鋁合金的一個重要部分。目前鑄造鋁合金的熔體精煉凈化技術大體分為吸附法和非吸附法兩大類。吸附法主要依靠精煉劑產生精煉氣泡,并對夾雜物進行吸附而除去,達到凈化鋁液的目的,這類方法中主要包括浮游法、熔劑法和過濾法等。非吸附法依靠其它物理、化學作用來達到凈化鋁液的目的,包括真空處理、超聲波處理、壓力結晶、直流電場、鈦屑處理、旋轉電磁場和稀土元素儲氫法等。非吸附法對鋁液的精煉作用不但發生在吸附界面上,而且能對整體鋁液發生作用。
  20世紀80年代,國內研制了一些無公害精煉劑,但對其精煉效果和有無污染等問題還處于探討過程中。利用熔劑精煉鋁合金,不但能有效去除合金液中的氧化鋁和氧化鎂等夾雜物,而且能去除合金中所含的氣體。過濾法是依靠過濾介質的機械阻礙作用和(或)吸附作用捕獲夾雜物,同時去除吸附在夾雜上的氫而達到精煉目的,過濾法是排除夾雜物的一種有效方法。
  2.2 鑄造鋁合金的變質處理
  通過加入鈉或鈉鹽進行變質仍然是目前工業使用的主要方法。隨著現代顯微技術和觀察手段的進步,對變質機理也得到逐步認識,其中硅的生長受到抑制學說普遍為人接受。
  由于鈉變質時,生成的氟鹽對設備腐蝕大,并且Na在高溫下易于揮發,變質衰退很快,國內曾開發了許多新型的變質方法,例如:發熱變質丸法、銻變質、鍶變質和鉍變質等。其中,鍶的變質特性較好,與鈉變質比較,鍶變質有長效作用,也能重熔,屬于長效變質劑,是Al-Si合金變質處理的發展方向。鍶變質使Al-Si合金的強度提高20%左右,伸長率提高2~3倍。研究表明,抑制共晶Si生長的外來質點的最佳原子半徑為0.196 nm,因此,除了鈉和鍶以外,可作為變質元素的還包括碲、鋇、銻、鉀、稀土、釔、硼和硫等元素。人們將變質工藝按要求概括為四個要素,即變質溫度、變質時間、變質劑用量和變質操作方法。
  2.3 鎂合金的熔體保護技術
  目前,鎂合金在熔煉時,生產中采用最廣泛的仍然是覆蓋熔劑的方法,鎂合金的熔劑由MgCl2、NaCl、KCl、BaCl2和CaF2等氯鹽、氟鹽的混合物組成,在鎂合金熔化溫度下,熔融的熔劑借助表面張力的作用,在鎂液表面形成一個連續而完整的覆蓋層,隔絕合金液與大氣的接觸,防止鎂的燃燒。國內已經開發了幾種新型鎂合金阻燃添加材料,例如硼酸、烷基磺酸鈉(R·SO3·Na),用來替代添加物中有毒的氟化物,這樣鎂合金可以進行無毒砂型鑄造。由于鎂合金在保溫爐和澆注過程中采用熔劑覆蓋,易形成非金屬夾雜物,而且很難清除干凈,降低鎂合金的塑性和耐腐蝕性,因此采用氣體保護法是當前的發展方向,SF6、N2、CO2、SO2氣體中的幾種組成的混合氣體,會在鎂液表面形成致密的連續薄膜,阻止鎂合金液的后續氧化。但由于SF6的溫室氣體效應比CO2大幾萬倍,為限制使用氣體,因此通常采用聯合氣體法對鎂合金液體進行保護,其特點是在干燥空氣和CO2的混合氣體中加入極少量的SF6氣體。

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