铸造 锻压（５）

Ｃａｓｔｉｎｇ＆Ｆｏｒｇｉｎｇ

铝合金熔体处理技术

谭群燕，王燕红

（华北水利水电学院机械学院，河南郑州４５００１１）

摘

要：介绍了铝合金熔体中气体和非金属夹杂物的形成原因，综述了常用铝合金熔体净化技术的原理，阐述

了铝合金变质和晶粒细化的机理，分析了常用变质剂和晶粒细化剂的特点。

关键词：铝合金；净化；变质；晶粒细化；熔体处理中图分类号：ＴＧ２４３＋．１；ＴＧ２４３＋．２

文献标识码：Ａ

文章编号：１００１－３８１４（２００７）０１－００６５－０３

ＴｒｅａｔｍｅｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＭｏｌｔｅｎＡｌｕｍｉｎｕｍＡｌｌｏｙ

ＴＡＮＱｕｎ－ｙａｎ，ＷＡＮＧＹａｎ－ｈｏｎｇ

（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｎｃｙａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５００１１，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｆｏｒｍｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｇａｓａｎｄｎｏｎｍｅｔａｌｉｎｃｌｕｓｉｏｎｉｎｍｏｌｔｅｎａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｃｏｍｍｏｎｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｍｏｌｔｅｎａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｗａｓｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆａｌｔｅｒａｔｉｏｎａｎｄｇｒａｉｎｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔｆｏｒａｌｕｍｉｎｕｍｍｅｌｔｗａｓｅｘｐｏｕｎｄｅｄ，ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｇｅｎｅｒａｌａｌｔｅｒａｔｉｖｅａｎｄｇｒａｉｎｒｅｆｉｎｅｒｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙ；ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ａｌｔｅｒａｔｉｏｎ；ｇｒａｉｎｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔ；ｍｅｌｔ－ｔｒｅａｔｍｅｎｔ

近几年由于汽车制造业、机械制造业和航空航天等领域的快速发展，铝合金铸件（尤其是大型、复杂的铸件）和压力加工制品应用越来越多，对产品质量的要求也越来越高，除了必须严格控制化学成分、物理性能、力学性能和尺寸精度外，还不允许有表面和内在质量方面的缺陷，如缩孔、气孔、渗漏、疏松、夹渣和晶粒粗大等［１］。铝合金铸件的质量直接取决于熔体质量的好坏；而加工制品质量的主要影响因素是铸坯，铸坯质量的高低同样直接受到熔体质量的影响。因此，铝合金熔体处理非常重要。本文针对铝合金熔体处理过程中最关键的净化、变质和细化技术进行论述。

ｍｌ（在０．１ＭＰａ条件下），而实际上，铝合金一般要

求每１００ｇ铝液含氢量为０．１～０．２ｍｌ，航空用铝合金要求每１００ｇ铝液含氢量低于０．０６ｍｌ［３］。

夹杂物是指存于液相线温度以上的任何固相或液相的外生杂质。常见的非金属夹杂物有氧化物、碳化物、硼化物等，此外在高合金熔体中还会出现一些不希望有的金属间化合物，如α－Ａｌ１５Ｆｅ３Ｓｉ２、

β－Ａｌ５ＦｅＳｉ［４］等，这些夹杂物大都以颗粒或膜状存在，

按尺寸可分为三类［５］，第一类是分布均匀、尺寸大于

２０ｎｍ的大块夹杂物，这类杂质虽然危害大但容易

清除；第二类是分布均匀、尺寸在１０～２０ｎｍ之间、可用净化处理除去的细片状夹杂物；最后一类是分布均匀、尺寸小于１０ｎｍ的弥散微片状夹杂物。第三类夹杂物难以除净，它不仅是恶化合金的主角，也将成为遗传的主体，直接影响合金质量。

１

１．１．１

铝合金熔体的净化处理

气体和夹杂物的形态

铝合金熔体中的气体主要是氢气（体积分数

１．１铝熔体中的气体和夹杂物

１．１．２铝合金熔体中气体和夹杂物的来源铝合金是在一定的炉气中熔炼而成的。高温

约为６０％～９０％）［２］，其次是氮气、氧气、一氧化碳等。氢气几乎不溶于固态铝，但在液态铝中的溶解度很大，且随温度的升高而增大，每１００ｇ铝液在固相线上下的含氢量分别为０．６５ｍｌ和０．０３４

收稿日期：２００７－０３－１２

作者简介：谭群燕（１９６４－），女，湖南炎陵人，高级工程师，主要研

究方向为材料成型及控制；

电话：０３７１－６７９１４３３８；Ｅ－ｍａｉｌ：ｔａｎｑｕｎｙ＠１２６．ｃｏｍ

状态下熔体与炉气中的Ｎ２、Ｏ２、Ｈ２Ｏ、ＣＯ２等接触，在接触界面上会发生相互作用，产生化合、分解、溶解和扩散等过程，其各种化学反应如下：

４Ａｌ＋３Ｏ２＝２Ａｌ２Ｏ３２Ａｌ＋Ｎ２＝２ＡｌＮ２Ａｌ＋３Ｈ２Ｏ＝Ａｌ２Ｏ３＋６［Ｈ］２Ａｌ＋３ＣＯ２＝Ａｌ２Ｏ３＋３ＣＯ６Ａｌ＋３ＣＯ＝Ａｌ２Ｏ３＋Ａｌ４Ｃ３

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（１）（２）（３）（４）（５）

《热加工工艺》２００７年第３６卷第１７期