论镁合金性能与熔炼的探究(2)

时间:2017-10-31 我要投稿

  Fe是主要杂质元素,它可形成针状FeAl3化合物造成合金的脆性。Fe还能使淬火状态的合金在应力作用下更易析出β相,增大其应力腐蚀倾向。同时Ni,Cu都会强烈使其腐蚀速度加快。另外,镁合金中的Zn,Ca,Ce,Nd等对耐蚀性均有负面影响。 
  Mn可与Fe生成Al-Fe-Mn化合物,而减小了Fe的有害作用。但Fe与Mn在合金液中的溶解度的比值小于极限值时,镁合金才能获得良好的耐蚀性。 
  Al 通过固溶强化作用和形成沉淀析出提高镁合金的强度及耐蚀性。 
  2 镁合金的熔炼 
  2.1镁合金的熔炼特点 
  镁合金液的表面氧化膜是疏松的,而且镁是活泼元素,与氧的结合力强,熔炼时,与大气中氧、水蒸气、氮反应,生成MgO、Mg3N2和H2。MgO、Mg3N2成为杂质,夹杂物处常伴随有缩松和气孔。另为,由于使用熔剂,使得产生熔剂夹杂倾向大,它将成为镁合金铸件腐蚀源。因此,防止这两种夹杂物是一个突出的问题。为了防止镁液与大气的反应,在熔炼的过程中,始终要有覆盖剂保护着,为了去除镁液中的氧化物杂质,要撒入足够量的精炼剂进行精炼,精炼过程中使镁液产生平稳的循环流动,保证精炼剂能充分吸附夹杂物,而后沉淀在坩埚底部。为了提高性能,采取细化晶粒处理。不同类行的镁合金细化处理不同。最好在细化晶粒前后进行两次精炼。 
  镁合金熔剂通常选用熔点低、密度小、粘度适中、化学性能稳定的盐,目前普遍使用的熔剂为无水光卤石(MgCl2—KCl)添加一些氟化盐和氯化盐。熔炼时熔剂熔化成液态在镁合金液表面均匀铺开形成连续完整的覆盖层,阻止镁合金与空气中的氧气及水发生反应。熔剂在使用过程中会产生大量的刺激性气体(如HCl、Cl2等),并易造成熔剂夹杂,使合金的力学性能和耐蚀性下降。目前熔剂保护法在国外的应用日渐减少。 
  气体保护熔炼技术开始于20世纪70年代中期,这一技术极大地提高了镁合金的纯净度,目前已为世界各国普遍使用。常用的保护性气体有SF6、CO2、SO2 、 N2等或它们的混合气体。SF6是有害气体,其温室效应是CO2的24000倍,将来会被禁用。研究表明用0.2%~0.3%体积分数的SO2与干燥空气混合可起到良好的熔炼保护作用,并且没有明显的异味。德国OTTUJUN公司与大众汽车公司合作研究用氩气替代SF6和CO2作为镁合金熔炼保护气体,已取得良好的效果,目前正在生产试验阶段。法国Rrochot研制成功了由CO2 氧化性气体(oxidizing gas)+氩气+氙气组成的保护性气体。另外加入0.001%~0.003%的Be可在合金液表面形成一层致密的保护性氧化膜,有效防止合金液进一步氧化。

  由于在熔炼过程中镁液与氧及水蒸气产生燃烧反映,因而要特别注意安全。一旦产生漏镁燃烧事故时,切忌泼水。若漏得不严重,应立即吊出坩锅铸锭,或将其放入盛有干燥粉MgO的容器内;若漏镁严重,可直接撒入大量干燥熔剂覆盖燃烧的液面。 
  2.2熔炼设备 
  镁合金的熔炼设备主要包括(1)预热及装料设备。(2)熔炼炉。(3)保护性气体混合装置。 
  镁合金料熔炼前必须预热到150℃以上,少量的合金料可放在炉盖上预热,大量的则需要用预热机预热。德国史杰克公司开发的镁锭预热加料机安装有可转动的加料盘,可放置24块镁锭。 
  镁合金熔炼炉有单室熔炼炉、双室熔炼炉、

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