铸造铝合金去除杂质铁研究
摘要：铁元素是铸造铝合金中是一定会存在的一种元素杂质，非常容易在铝合金生产与再次利用过程中富集，从而降低铝合金可持续利用的质量。铁元素在铝合金中大多数是以针状相存在，成为铝合金工件中最大的隐患。在国内外铝工业行业中，有许多除去铝合金中杂质元素的有效熔剂，但是用这个方法去除铝合金中铁元素的工艺还没有完全的成熟。伴随着再生铝工业的兴起，铝合金中铁元素去除技术己经进行了大量的科学研究，但目前只有分拣等物理方法得到推广应用，而铝合金中铁元素化学去除方法只有少量的实验报道，目前还没有在铸造车间应用广泛，所以要进一步的深入的研究。本次课题主要对特定铁含量的铸造铝合金进行研究，通过成分与工艺的调整变化，尽可能的取得较佳的实际的应用效果。杂质铁现在已经是铝合金行业发展，突破中最大的一个“拦路虎”，去除杂质铁对于提高铝产品的性能，质量取到非常关键的作用。
本次实验用了两种方法，来去除铝合金中间杂质铁，让铝产品更加“干净”。第一种方法是利用硼化物添加剂化学方法除铁，第二种方法是用电磁净化技术去除多余的铁相。杂质铁元素在铸造铝合金中绝大多数是以第二相富铁相的形式存在于铝合金中。研究了含杂质铁的铝合金的试样在不同分离时间下富铁相的移动的情况。根据实验的数据表明和分析，随着分离和反应时间的推迟，越来越多的富铁相从铸造铝合金中心部位移动到铸造铝合金的边缘的部位，当反应的时间达到50秒时，绝大部分的富铁相都移动到试样即铸造铝合金的边缘，可以均匀的分布在表层。当反应时间超过50秒时，由于感应热的迅速增加，铸造铝合金发生的反应的物质把己经分离出去的富铁相又重新带回铸造铝合金的心部，会有一定程度的影响了分离效果。所以电磁净化时间50秒为铸造铝合金中杂质物最佳分离时间。
关键词：铸造铝合金；硼砂；去除杂质铁；电磁净化；Al-5%Fe合金
Research on Iron ImpurityRemovingof Casting AluminiumAlloy
Abstract：Iron is a certain impurity element in aluminum alloy， which can be easily enriched in the process of aluminum alloy production and regeneration， thus reducing the quality of the sustainable utilization of aluminumalloy. The iron element is easy to exist in the aluminum alloy and becomes the potential energy failure in aluminum alloy workpiece. In the domestic and foreign aluminum industry， there are many effective fluxes to remove impurity elements in aluminum alloy， but the process of removing iron in aluminum alloy is not fully mature. Along with the rise of secondary aluminum industry， aluminum alloy iron removal techniques have conducted a lot of scientific research， but now only the sorting physical method is widely used， such as iron and aluminum alloy chemical method to remove only a small amount of experiment reports， it is not widely used in foundry， so to further in-depth research. This project mainly studies the casting aluminum alloy of certain iron content， and achieves better practical application effect by adjusting the composition and process. The impurity iron is now the development of aluminum industry， the biggest obstacle in the breakthrough， the removal of impurity iron is very important to improve the performance of aluminum products
In this experiment， two methods were used to remove the impurity iron in the aluminum alloy and make the aluminum products more "clean". The first method is to use boride additive chemical method to remove iron， and the second method is to remove excess iron phase with electromagnetic purification technology. The majority of the impurity iron in aluminum alloy is in the form of the second phase rich iron phase in the aluminum alloy. In this paper， the migration of fe - alloy cylindrical specimens with impurity iron in different separation time was studied. Experimental data show that as the separation of time delay， a growing number of iron-rich phase from the edge of the central region moved to the place， when the time reach 50 seconds， the vast majority of iron-rich phase are migrated to the edge of the specimen， uniform distribution on the surface. When more than 50 seconds， due to the rapid increase in the induction heat， the turbulent flow of the melt has affected the separation effect with the separation of the ferritic phase and the core of the sample. So the purification time is 50 seconds for optimal separation time.
Keywords: Cast aluminium alloy; borax; Impurity iron; Electromagnetic purification; Al - 5% Fe alloy
目录
第一章绪论 4
1.1中国铝业现在的发展及未来的发展趋势 4
1.2 铝的特性以及性能 5
1.3铝中的杂质物 6
1.4铁元素在铝合金中的存在形式以及危害 7
1.5去除铝合金中铁杂质现有的研究状况 8
1.5.1 重力沉降法 8
1.5.2 离心去除法 8
1.5.3 热处理 9
1.5.4电磁分离法 9
1.5.5提高冷却速度 9
1.6本文的研究意义及主要内容 9
第二章实验方法 11
2.1实验材料 11
2.2 实验铝铁合金成分以及组织 11
2.3 添加剂硼化物 11
2.4 分析的方法 11
2.4.1金相显微镜分析方法 11
2.4.2 力学性能检测 12
2.4.3 金属成分的分析 13
第三章添加剂为硼化物的除铁研究 15
3.1 引言 15
3.2 除铁方法 15
3.3 氧化硼除去铝合金中杂质铁的理论分析 15
3.4 硼砂除去铝合金中杂质铁的分析 17
3.5本章小结 18
第四章电磁分离去除铸造铝合金中杂质铁的研究 19
4.1 电磁分离法去除铁的原理 19
4.2 电磁分离技术特点 19
4.3 电磁分离法去除铁工艺 20
4.4 电磁净化过后效果的分析 21
4.4.1组织成分分析 21
4.4.2 试样合金电磁分离后的成分分布 22
4.4.3力学性能的分析 22
4.4.4 在不同的时间下试样铁相的分离的状况 23
4.5电磁分离技术对其他非金属化合物的去除杂质 25
4.6本章小结 28
第五章全文总结 29
参考文献 30
致谢 31
第一章绪论
1.1中国铝业现在的发展及未来的发展趋势
中国许多的铝业公司开始立足国内面向海外的战略方针，积极的整合国内铝业的资源，加速加快的开展全球的业务以及铝产品的组合。铝工业现在无论是对人类物质还是建筑方面都做出了巨大的贡献。因为铝具有重量轻，耐腐蚀性能好，有优良的导电性能，有较好的延展性能，所以运用于各大的领域，如：地铁、机场、公共交通的地方等。可以说铝现在是工业生产和日常生活必不可少的材料了。通过查找了一些网上的资料之后，铝是现在消费量最大的一种金属，被称之为“二十一世纪的材料”。图1.1是2016年世界铝的消费与我国铝消费的结构比较。从图表中很容易看出来，我国在交通运输这方面与世界铝消费的差距还是挺显而易见的，建筑工程相差无几，由此可见铝制的汽车零部件是未来铝业发展的重要方向，所以我国在未来的时间里对铝消费会有更加大的需求，从而与世界的铝消费缩小差距。
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