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铜铝冶金及现代冶金技术

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  • 卖家[上传人]:F****n
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  • 上传时间:2019-04-21
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    • 1、铝、铜冶金及现代冶金技术,制作人:,铝冶金,(Al2O33H2O)和 Al2O3H2O,铝冶金,生产氧化铝 1) 在高温压煮器中: Al2O3NaOH NaAlO2 H2O (1) (等于Al2O3 进入到溶液中,而SiO2,Fe2O3等或反应沉淀,或不溶成为渣) 2)在 NaAlO2 溶液中加入Al(OH)3晶种并机械搅拌: NaAlO2 H2O Al(OH)3 NaOH (2) 3)煅烧Al(OH)3 Al(OH)3 Al2O3 H2O (3) 500550 为 Al2O3 900以上为 Al2O3 氧化铝电解 熔盐的电解法 Na3AlF6的作用 1) 晶温度938 ,电解温度950970 2) Na3AlF6能熔10的Al2O3,Na3AlF6,Al2O3,铝合金,变形铝合金: 加热可形成单相合金 铸造铝合金:具有共晶组织不可变形 (AlSi;AlMg;AlCu;AlZn) AlSi铸造铝合金共晶点Si10,当Si大于6时必须变质。,铝合金的熔炼,要求:1)成分合格:靠配料计算,注意烧损元素; 2) 温度合适:适中,720750; 3) 含氢量 H 少;夹杂少(固相Al2O3);

      2、 4) 进行变质(AlSi合金Si量大于6%时)。 前二条是熔炼所有合金的共性,2,3条是铝合金 的特性,也就是重点。 熔炼特点 1)吸氢:夹杂 Al (固) H2O Al(OH)3 H Al(OH)3 Al2O3 H2O Al (液) H2O Al2O3 H Al CmHn Al4C3 H 由于溶解度变化凝固时形成针孔 H H2,防,2) 夹杂(Al2O3); 上述反应形成的Al2O3细小,比重与Al相差不多,漂浮在铝液中。 3)夹杂和 H 的关系: a)表面的Al2O3膜能 保护Al液不继续被氧化; b) 同时也使过饱和的 H 不能向大气扩散。 c) 当温度900时, Al2O3 转变为 Al2O3 , 比重变大,膜开裂, Al2O3 膜下沉,铝液夹杂增多。所以必须低温熔炼。,表层致密的Al2O3膜, H ,O2,Al2O3,静,铝合金精炼目的和方法,目的 :去Al2O3和 H 方法: 1) 吹泡法:形成不溶 不反应的气泡。 液铝的和气泡的氢分压: H = k (PH2)1/2 ,当PH2 0, H 向气泡扩散, 气泡上升将H和杂质带出 。 采用的气体有:N2,Cl2 (Cl2,N

      3、2,CO)三气。 其中Cl2能和H 直接反应: Cl H HCl(气), 效果最好,劳动条件最差。 此外:ZnCl2AlALCl3 (气)Zn。最清洁的是N2,但效果最差。,排,2,2. 熔剂法:扩散法 原理:在液面上撒放熔剂:1)让熔剂吸附Al2O3 ;2)破坏表面Al2O3的 连 续性,使 H 。 对熔剂的要求: 1) 对Al2O3有吸附性; 2) 熔点低于铝液,起覆盖作用; 3) 比重轻,上浮在铝液表面。 熔剂种类:NaCl,KCl 和冰晶石 (Na3AlF6) 过滤 ,真空 加压: 氢气孔形成条件: PH2 Pa h 2/ Pa ; Pa越大,氢气孔越难形成。 快速凝固法。氢气孔 6. 精练效果检查:表面观察法 一点说明:精练 H ,Al2O3排一即可,只防出现H2 针孔。 铝熔炼要掌握一个“静” 字;具体内容是“防,排,溶”三字。,溶,铝硅合金的变质处理,目的 改变(Al)Si)共晶体中Si的形貌。 效果 Si 的形貌,三维的菜花状变为树枝状,二维的片状变为椭圆状。 方法 NaF Al AlF Na 。Na溶在铝液中。 注意: 1)变质后要在20 分钟内浇注完毕,否则失效。

      4、2) 长效变质剂 Sr ,Bi ,Te。 3) 过共晶Si的变质用P,但Na对过共晶Si无变质效果,P对共晶Si无变质 效果。,Cu 合金和熔炼,特点: 1) 导电性 用途占50以上; 2) 导热,无磁性,耐磨。 所以一般不作为结构材料。 铜合金的分类: 纯铜 无氧铜 熔炼的难点 重点 铜合金 : 黄铜 以Zn为主 青铜:Sn为主的锡青铜和以Al为主的铝青铜 白铜 以Ni为主 。,纯Cu 熔炼要求Cu99.994,相图特点: 1)含氧大于0.0036出 现共晶体; 2)大于0.001也会出现Cu2O。 氧化特征:Cu2O没有保护作用。至少氧小于0.0036时,生成的Cu2O是溶于 中。 凝固: Cu2O H Cu + H2O 形成水气泡。事实和理论上都表 明:水气泡是最主要的气孔。 任务: 去Cu2O(脱氧),去氢。如果说 铝合金的精练 H ,Al2O3排一即 可,但是铜合金Cu2O H 二者 都必须排除。,0.39, Cu2O,Cu,O, ,铜的脱氧,1. 扩散脱氧: 借助液面上的反应还原Cu2O 1) 液面上撒碳化钙或Ma3Be硼化镁 CaC2 Cu2O CaO CO Cu Mg3

      5、Be Cu2O MgO BeO3 Cu 2) 还原气氛 Cu2O CO Cu CO2 Cu2O C Cu CO 沉淀脱氧: Mg,Al,Si,Mn,Sn ,P 等都能还原Cu2O。然而只有 用P还原时 生成的P2O5是气态,易于排除。 Cu2O P Cu P2O5 P2O5 Cu2O Cu PO3(偏磷酸铜)(上浮) 实施操作中采用含P814的磷铜中间合金,铜除气 H ,Cu:2/100g Al: 0.14/100g,0,H,出现水气泡区,无水气泡区,来源: 碳氢化合物的分解 危害:凝固时析出H,产生气泡: 有Cu2O时产生水气泡。 排除方法: 1) 氧化除气法: 原理:氫氧平衡:OH2 = K 所以: O H 方法:加入氧化剂: MnO2,高 锰酸钾,CuO等。 2)通气法: 与Al相同 通N2气 3)沸腾除气:利用Zn的沸点只有 900的特点 4)真空 检查方法:弯曲180度 注: 一般采用氧化除气后再进行脱氧。,真空技术的应用,1 脱气: H = k (PH2)1/2 2 脱氧: 以钢为例(回忆钢脱氧方法): C FeO CO Fe 3 挥发 4分解 5 脱气动力学,循环脱气法(

      6、RH),原理: 抽真空,使液面上升1.5米左右; 上升管吹入氩气,带动钢水流动,速度高达5m/s; 在真空室内,钢水呈滴状与真空接触。,RH的改进形式,钢包吹氩和喷吹,LF,工艺优点: 精炼功能强,适宜生产超低硫、超低氧钢 具备电弧加热功能,热效率高,升温幅度大,温度控制精度高 具备搅拌和合金化功能,易于实现窄成分控制,提高产品的稳定性, 采用渣钢精炼工艺,精炼成本较低 设备简单,投资较少,CAS和CAS-OB,工艺优点: 钢液升温和精确控制钢水温度 促进夹杂物上浮,提高钢水纯净度 精确控制钢液成分,实现窄成分控制 均匀钢水成分和温度 与喂线配合,可进行夹杂物的变性处理,VD和VOD,在电炉钢厂,VD炉作为真空脱气设备通常与LF炉双联,生产各种合金结构钢、优质碳钢和低合金高强度钢。在VD炉上增加顶吹供氧系统,构成VOD炉,可以完成真空吹氧脱碳的功能,适宜冶炼超低碳不锈钢。,RH,工艺优点: 反应速度快,表观脱碳速度常数kC可达到3.5min-1。 处理周期短,生产效率高,常与转炉配套使用。 反应效率高,钢水直接在真空室内进行反应,可生产H0.510-6,N2510-6,C1010-6的超纯净钢。, 可进行吹氧脱碳和二次燃烧进行热补偿,减少处理温降; 可进行喷粉脱硫,生产S510-6的超低硫钢。,KTB,VAD,单晶生长,意义:无晶界,少位错。无机物单晶具有功能性。 关键:不形核,只生长。驱动力都是过冷度,所幸 生核过冷度大于生长的过冷度。 所以: i. 过冷度小;ii. 准备籽晶。 1) 熔体法,单晶生长,2)常温溶液生长法 以水或液体有机物作为熔剂。 原理:右图分过饱和区和不饱和区 ; 在过饱和区分为不稳定区和 亚稳定区。在不稳定区会生 核和生长,而在亚稳定区只能 生长。 关键: 溶液状态保持在亚稳定区。,溶解度和温度的关系,谢谢大家!,

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