高硅铝合金焊接性现状
2019-01-10 09:44:15
在近年来，国内外研究者从制定、性能评定等方面对高硅铝合金做了大量研究，但对其焊接性的研究不多，很大程度上限制了硅铝合金的推广应用。随着科技的迅猛发展，研究解决高硅铝合金的焊接问题显得很有必要。高硅铝合金在航天、航空、汽车、空间技术等高科技领域具有广泛的应用，可以制造微电路封装壳体、基板及其盖板的热管器件、活塞、发动机气缸等耐磨部件。高硅铝合金具有广泛发展应用领域关键在于合金的优异特性，高硅铝具有热传导性能热膨胀系数低、机械性能良好、易于精密机加工等优点。但是由于铝和氧的亲和力非常强，易被氧化生成难熔物氧化膜。在材料的焊接中氧化膜严重影响焊缝的熔合形成。并且高硅铝中含有大量的硅，容易导致硅裂。因此高硅铝的高效、优质连接问题成为焊接领域的重点之一。 高硅铝的焊接性 在高硅铝的焊接过程中，容易出现夹杂、气孔、裂纹等缺陷，其中如何尽可能的避免氧化产生夹渣是重要研究方向。 氧化 高硅铝中的铝极易与氧亲和，生成致密的三氧化二铝薄膜，结实致密，其熔点高达2050℃,远远大于高硅铝合金的熔点，在焊接过程中，致密的氧化膜很难去除，严重影响着金属间的结合且容易造成夹渣。为了防止夹渣的出现可以采取一些措施，在焊接前清除表面的氧化膜，可以用机械清理法，也可采取化学清理法。机械清理法主要是用打磨机、锉刀、刮刀、钢丝刷打磨的方法清理氧化膜；化学清理法不仅可以清理氧化膜，还可以清理表面油污。 焊接气孔 产生气孔的气体有H2/CO/N2等。其中H是气孔的主要来源。致密的氧化膜容易吸附水分，焊接时，氢在液态铝中的溶解度为0.7ml/100g，而在660℃凝固状态时，氢的溶解度为0.04ml/100g,使原来溶于液态铝中的氢大量析出，形成气泡，又高硅铝合金本身的导热性能非常好，熔池结晶过程很快，因此冶金反应产生的气体来不及逸出熔池的表面，残留在焊缝中形成气孔。保护气体不纯及空气侵入焊接区等，也能使焊缝产生内部气体和表面气孔。而且对于粉末冶金制备的硅铝合金，在熔化焊温度下闭塞气体的含量很高，极易造成气孔缺陷。由于高硅铝焊接气孔的产生与该合金表面的氧化膜密切相关，因此要防止气孔的产生，首先焊接区域合金表面的氧化膜在焊接前必须彻底去除，另外焊接区域在焊接前容易被污染，因此焊接前注意防止污染，特别是焊接端面区域应保持洁净。要获得优质的焊接接头，还应采用合适的焊接方法、规范和保护措施进行焊接，并严格控制操作环境的湿度。 焊接裂纹 高硅铝焊接过程中，焊缝结晶凝固金属从液态金属到固态金属的过程中，熔池凝固收缩产生拉应力，在焊接凝固的初期，温度比较高，金属的流动性好，金属液体可以在已经凝固的晶粒之间自由的流动，可以填充拉应力造成的间隙，不会形成裂纹，在结晶的过程中，较先结晶的晶粒致使焊接热影响区开裂，但有研究表明，焊接熔池越小，产生裂纹的可能性越小。 另外高硅铝的合金中硅含量高，受热硅相变粗大，对合金的韧性和塑性产生不利影响，易产生应力变形和裂纹。
硅铝线
2017-06-06 17:50:05
硅铝线,是一种同时使用硅和铝制作的一种铝线。硅guī（台湾、香港称矽xī）是一种化学元素，它的化学符号是Si，旧称矽。原子序数14，相对原子质量28.09，有无定形硅和晶体硅两种同素异形体，属于元素周期表上IVA族的类
金属
元素。硅也是极为常见的一种元素，然而它极少以单质的形式在自然界出现，而是以复杂的硅酸盐或二氧化硅的形式，广泛存在于岩石、砂砾、尘土之中。硅在宇宙中的储量排在第八位。在地壳中，它是第二丰富的元素，构成地壳总质量的25.7%，仅次于第一位的氧（49.4%）。1787年，拉瓦锡首次发现硅存在于岩石中。然而在1800年，戴维将其错认为一种化合物。1811年，盖-吕萨克和Thénard可能已经通过将单质钾和四氟化硅混合加热的方法制备了不纯的无定形硅。1823年，硅首次作为一种元素被贝采利乌斯发现，并于一年后提炼出了无定形硅，其方法与盖-吕萨克使用的方法大致相同。他随后还用反复清洗的方法将单质硅提纯。铝以化合态的形式存在于各种岩石或矿石里，如长石、云母、高岭石、铝土矿、明矾时，等等。有铝的氧化物与冰晶石（3NaF·AlF?）共熔电解制得。1800年意大利物理学家伏特创建电池后，1808～1810年间英国化学家戴维和瑞典化学家贝齐里乌斯都曾试图利用电流从铝钒土中分离出铝，但都没有成功。贝齐里乌斯却给这个未能取得的
金属
起了一个名字alumien。这是从拉丁文alumen来。该名词在中世纪的欧洲是对具有收敛性矾的总称，是指染棉织品时的媒染剂。铝后来的拉丁名称aluminium和元素符号Al正是由此而来。想要了解更多硅铝线的相关资讯，请浏览上海
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高硅铝合金快速凝固的成分和性能
2018-12-27 16:25:57
合金成份状态凝固工艺σb/MPaσ0.2/Mpaδ/%a/μm．(m.k)-1Al-12Si-1.1Ni热挤离心雾化33325313 Al-12Si-7.5Fe热挤气体雾化3252608.5 Al-20Si-7.5Fe热挤气体雾化3802602 Al-25Si-3.5Cu-0.5Mg热挤多级雾化376 17.4x10-6Al-20Si-5Fe-1.9Ni热挤气体雾化414 1 Al-17Si-6Fe-4.5Cu-0.5Mg热挤喷射沉积550460117.0x10-6Al-20Si-3Cu-1Mg-0.5Fe热挤+T6气体雾化535 Al-25Si-2.5Cu-1Mg-0.5Mn锻造气体雾化490 1.216.0x10-6
PCD刀具切削SAE327硅铝合金工艺研究
2019-01-15 09:49:27
1 SAE327的材料特点和切削难点
SAE327为铸造硅铝合金，是制冷压缩机连杆的主要材料。主要元素含量Si7～8.6%。Cu1～2%，Mg0.25%～0.6%，Mn0.5%～0.8%。抗拉强度>230MPa，硬度110～130HB，延伸率>1%。其晶格由高塑性的Al和高脆性的初晶Si组成。切削加工时，Al的塑性大，熔点低，易在工件表面与刀尖接触处产生积屑瘤，随后与破碎的初晶Si一起使工件部分表皮剥落，形成刀痕，使工件表面粗糙度变差。同时由于高硬度的Si含量较高，刀具也容易磨损。目前对压缩机效率值COP的要求不断提高，为减少往复式活塞压缩机内摩擦并降低输入功率值，连杆孔与曲轴间需要保证极小的摩擦系数和很高的表面接触率，要求圆度≤2µm，表面粗糙度≤Ra0.4，尺寸精度≤2µm，使用传统切削办法很难达到如此高的要求，因而在压缩机零件中一直是较为难加工的铝合金材料。
2 PCD的基本特点及高速干切削技术
随着聚晶金刚石(PCD)刀具技术和高速切削技术的发展，针对SAE327的切削性能，我们使用PCD刀具对连杆孔进行高速干式镗削，较好地解决了问题。PCD材质稳定，使用性能可以预测，故比天然金刚石更合适于作为切削刀具。PCD具有目前较高的硬度和耐磨性，具有非常锋利的刀刃，有很好的导热性，线膨胀系数很小，摩擦系数也小。但其主要缺点是强度低，脆性大，抗冲击能力差。因此一般不用于断续切削和重负荷切削。采用PCD刀具加工铝合金时，由于金刚石硬度高，表面与金属亲和力小，且刀具一般抛光成镜面，不易产生积屑瘤，加工尺寸稳定性以及表面质量都很好。在Ra0.02～0.32µm的条件下，可获得5～7级精度。
铝合金传热系数高，线膨胀系数大，在加工过程中会大量吸收切削热，使工件发生热变形，而且铝合金硬度和熔点都较低，因此加工过程中切屑容易与刀具发生“胶焊”或粘连，形成积屑瘤，这都是传统铝合金干切削中遇到的较大难题。解决的较好办法是采用高速干切。高速切削中，95%的热量都传给了切屑，切屑在与前刀面接触的界面上会被局部熔化，形成一层极薄的液态膜，因而切屑很容易在瞬间被切离工件，大大减少切削力和产生积屑瘤，而且工件基本可以保持常温。既可以提高生产率，又改善了表面质量。
3 PCD镗刀加工SAE327的切削性能
我们使用PCD刀具对SAE327进行高速干镗孔，经过反复切削试验对其工艺进行摸索和总结。加工连杆孔的情况基本如下：同一只镗刀中，硬质合金刀头用于粗加工，PCD刀片精加工，单边余量为0.05mm。连杆组件大孔中间两边有0.5mm的缝隙，孔表面中间有f5mm油孔，由于加工表面非连续，应属于断续切削。无切削液的干切，有压缩空气喷射清除切屑。
1)切削速度的影响
切削试验表明，PCD切削速度与SAE327孔表面粗糙度关系很大。在实际生产中，为保证较低的表面粗糙度，可以采用较高的切削速度。但切削速度达到一定程度之后，由于高速条件下系统刚性和平衡性问题，表面粗糙度不但无法再继续下降，反而略有升高，而且机床功率要增加很多。所以一般情况下经济切削速度维持在140～180m/min之间即可，追求过高的切削速度是没有必要的。
2)进给速度的影响
试验表明，PCD进给速度与SAE327孔表面粗糙度之间有一定的关系。为综合保证较低的表面粗糙度和较高的生产率，选择合适的进给速度是重要的，应避开粗糙度为较高点时的进给速度。合适的进给速度也与PCD的刀具角度和刀尖型式有关。
3)刀具几何型式的影响
针对PCD的脆性缺点，而且我们加工剖分式连杆，孔中间有一定的缝隙，因此刀刃的几何参数应该尽量考虑减小崩刃的可能。一般刀尖顶刃形式分为小圆弧、大圆弧、直线形、多边形折线。切削实际表明：顶刃小圆弧的挤光作用对表面粗糙度的下降是有益的。虽然此时PCD刀尖不锋利，但切削效果却比锋利时还要好些。此时粗糙度由原来的Ra0.3～0.33µm降低到Ra0.15～0.18µm，这对提高连杆与曲轴之间的表面接触率，减少摩擦是有利的。精切SAE327时，可选择PCD镗刀的前角g00°，后角a010°～15°，主偏角kr=50°～70°，刃倾角ls=0°。安装时镗刀头安装孔对镗刀杆中心可以有偏心以保证实际切削的前角更大些。
4)刀具与机床系统
PCD高速切削系统是一个复杂的综合系统，除了PCD刀具自身外，仍需要注意切削系统的其它部分。机床主轴与刀具的接口是非常关键的环节，它直接影响加工精度的稳定性。我们将连杆镗床镗刀柄与机床主轴的接口采用HSK32C。其主要优点是：采用锥面与端面过定位的结合形式，能有效地提高结合刚度；具有良好的高速性能；1:10锥度与7:24锥度相比较短，楔形效果好，故有较强的抗扭能力，且能抑制因振动产生的微量位移，这一点对系统刚性非常重要。
生产事实证明，使用HSK刀柄具有较高的重复安装精度，对于提高离机对刀与上机后的一致性和增加刀具与主轴的配合刚性，其作用是关键的。同时为提高刀具系统的刚性，在满足容屑和排屑的情况下，尽量使刀杆直径与被加工孔直径接近。
我们对连杆精镗床进行了主轴的改进，配置径向和轴向液体静压轴承，刚度高，承载能力强，阻尼特性好，切削试验表明：配置静压轴承效果是很好的，提高静压压力对加工出较高的表面质量是有利的。较终确定使用高压齿轮泵供油，压力高达4.5MPa，主轴近端径向跳动
4工艺系统中需要注意的其它问题
防止高速切削振动：对高速回转的镗刀进行动平衡。减少高速旋转时由于刀具不平衡量造成的离心力振动，对提高工件表面质量是必要的，切削实际表明：经过动平衡的PCD镗刀系统与不经平衡的刀具系统相比，表面粗糙度下降Ra9,1~0,5mm，并有效减少了表面波纹度。
在实际加工中，连杆孔表面有时出现波纹。表面波纹度是介于形状误差和粗糙度之间的一种中间状态，目前还无标准明确判定。产生的主要原因是加工系统的微振动。在高速切削中，由于系统刚性不足造成的往往是表面波纹。除刀具本身结构刚度和平衡性影响之外，其中结合面之间的接触刚度是主要原因。除了主轴HSK接口外，试验表明：使用组合可调节式镗刀比较容易出现波纹，而使用整体式镗刀出现的此类情况较少。如要避免表面波纹，应尽量避免采用模块组合式镗刀。一般组合镗刀虽然微调节方便，但由于制造精度限制及不能预紧，在高速加工时会发生由于结合面之间接触刚度不足造成的颤振，影响表面质量，严重时还会影响尺寸精度，对大批量生产非常不利。整体式刀具在这点上就有其优势，一旦调整好基本可以长时间地放心使用。
对于高速旋转的刀具，消除或减弱产生自激振动的因素是非常重要的。在实际生产中比较简单有效的方法是适当减小后角a0，在后刀面上磨出消振棱增加切削阻尼，镗孔时使刀尖低于工件轴线获得小后角。顶刃磨出小圆弧也提高了切削系统的阻尼特性。
喷射成形高硅铝合金产品开拓创新
2019-01-14 13:50:25
国内材料学科研究十余年的新型电子封装材料--喷射成形高硅铝合金，现已走出实验室，实现产业化。率先迈出这一步是位于重要镇江经济技术开发区的江苏豪然喷射成形合金有限公司。 高硅铝合金材料在国内实现量产，标志着国外长期以来对此类合金的技术封锁和出口限制已被打破。这也是该公司继国内实现喷射成形高性能铝合金产业化后的又一突破。 该公司董事长张豪博士及其技术团队拥有该合金材料制备工艺、技术的自主知识产权；投入生产的喷射成形产业化装备及其自动化控制系统，也由该技术团队自主研发制造，具有自主核心技术，填补了国内此类装备研制的空白。该公司的铝合金喷射成形产业化装备，已被江苏省经信委认定为全省首批首台套重大装备及关键部件。 喷射成形硅铝合金电子封装材料具有与芯片相匹配的热膨胀系数、高热传导率、低密度和高刚度的特性，主要应用领域为高端电子和精密光学器件等行业。该公司现已投产的装备可以生产含硅量27-70%、Φ300mm×1200mm的硅铝合金圆锭。以含硅量50%的合金材料与钢对比，减重2/3以上，导热性率提高两倍，热膨胀系数则相同。该合金材料已经某电子研究所使用，材料的膨胀系数、热导率、强度、气密性及密度等性能指标达到或超过国际同类产品水平，并验证了该材料的机加工、焊接、表面处理等工艺性能，可满足实际应用的需要。 运用喷射成形技术制备金属材料，在国外已有30年以上的历史，但长期以来此项技术及产品被封锁、控制。在中南大学获得材料学博士学位的张豪，投身于该技术的研究已有近20年，已经掌握了以喷射成形技术生产高性能铝合金、铝硅合金电子封装材料、高速工具钢三类新材料的核心技术和自主知识产权。该公司还制定了国内首部喷射成形铝合金企业标准，并承担着制定国家首部喷射成形铝合金材料行业标准的任务。
几种快速凝固高硅铝合金的成分和性能
2019-01-02 14:54:40
合金成份状态凝固工艺σb/MPaσ0.2/Mpaδ/%a/μm．(m.k)-1Al-12Si-1.1Ni热挤离心雾化33325313 Al-12Si-7.5Fe热挤气体雾化3252608.5 Al-20Si-7.5Fe热挤气体雾化3802602 Al-25Si-3.5Cu-0.5Mg热挤多级雾化376 17.4x10-6Al-20Si-5Fe-1.9Ni热挤气体雾化414 1 Al-17Si-6Fe-4.5Cu-0.5Mg热挤喷射沉积550460117.0x10-6Al-20Si-3Cu-1Mg-0.5Fe热挤+T6气体雾化535 Al-25Si-2.5Cu-1Mg-0.5Mn锻造气体雾化490 1.216.0x10-6
用粉煤灰生产硅铝合金可行性探讨
2019-01-14 13:50:25
全国燃煤发电厂每年排放的粉煤灰已超过1亿吨，储灰场占地已达数十万亩，对环境造成很大的威胁，因此，开展粉煤灰的综合利用、化害为利、变废为宝、保护环境，是我国一项长期的技术经济政策。 一、项目实施的必要性 粉煤灰的综合利用是一个技术含量高、市场潜力大、具有广阔市场远景、集环保与资源再生利用为一体的很有发展前途的新兴产业。国内目前对粉煤灰的综合利用，主要是进行制砖、回填、展垫道路、分选漂珠、生产水泥等方面的利用。通过化验分析，很多粉灰煤中含有大量的AL2O3和SiO2，假如利用粉煤灰提取铝硅合金，无疑讲是治理粉煤灰污染，改善环境的一种新途径，也给冶金行业开辟了铝硅合金的新来源，对电厂来讲，粉煤灰的利用有了新的途径并使企业的经济效益有了新的增长，对矿产资源方面，粉煤灰提取铝硅合金无疑即是新增添了很多铝、硅矿山，缓解了铝硅原料的紧张局面，从而能够更好利用废弃物替换原生矿物，真正体现了“没有无用的垃圾，只有错放的资源”这句至理名言，是“循环经济”的较好体现。 目前，我国有两种生产铝硅合金的方法：靠前种方法是用纯铝、纯硅熔炼后掺兑成硅铝合金，就是用电解法生产的金属铝和产业硅作原料，经过重新熔炼，按比例混合熔融制得。这样从矿石到铝硅合金成品要经过氧化铝厂、电解铝厂、产业硅厂、铝合金厂等多个企业多道工序才能完成，生产流程长，工艺复杂，能耗高，本钱高，在整个制造生产过程中，建厂周期长，投进资金多，对环境影响大；第二种方法是用高品位的铝土矿在矿热炉中炼成铝硅合金，由于生产所用的高品位的铝土矿稀缺而贵，导致原料紧张，本钱高；因此，上述两种方法生产的铝硅合金价格居高不下，迫使钢铁冶炼企业在炼钢时只得以硅铁来代替铝硅合金做脱氧剂，致使钢的质量有所下降，假如在冶炼时使用铝硅合金，就可以减少钢产生气泡的敏感性，从而进步钢的质量。 粉煤灰提取铝硅合金就是依据粉煤灰中含有大量的AL2O3、SiO2等元素，将粉煤灰与添加剂、还原剂、粘结剂按比例进行混合搅拌后制成高强度的球团，通过矿热炉进行冶炼还原，制得粗铝硅合金，再经精炼炉，添加精炼剂、精炼除渣、铸锭，就可制得含铝含量很高的铝硅合金。由于原料来源广阔，价格低廉，在冶炼中可直接炼成铝硅合金，因而生产本钱低，销路好，在市场上有很强的竞争力。 铝硅合金质轻而坚韧，适用于铸造外形复杂、要求高强度、高耐腐蚀性、高气密性的铝合金铸件和压铸铝合金铸件，一般用于汽车、拖拉机、船舶、飞机、火箭及内燃机车零件以及医疗器械、仪器零件、日用品、装饰用品等行业或领域，铝硅合金在高温时还原性很强，可用于冶炼高熔点金属，如：铬、锰、钼、钒等。 由于利用粉煤灰提取铝硅合金，既节约能源和保护环境，又实现增值转化；因此，建设粉煤灰提取铝硅合金项目是可行的也是必要的。
硅铝热冶炼钼铁的实践
2019-02-12 10:08:00
1、工艺流程
工艺流程见图1。
图1 钼铁出产工艺简图
2、炉料配方
硅铝热冶炼钼铁中，一旦焚烧反响，冶炼所需热量和反响产品全依靠本来装填的炉料供给，不需外界再供热和补添物料。所以，炉料的配比是钼铁冶炼胜败的要害。
前苏联M.A.雷斯（PЫcc）引荐炉料配方（kg）：
钼焙砂（以含钼51%的钼精矿计重）100、铁矿石（含铁≥55%）18、钢屑23、铝粒3.7~5、硅铁（含硅75%）30、石灰3、萤石（CaF2＞90％、SiO2＜5%）3。
焚烧料由铝粒l0kg、铁矿石10kg、硝石0.lkg、镁合金屑0.2kg组成。
美国西雅丽塔（Sirrata）铜-钼矿附设冶炼厂的钼铁炉料配方（kg）：
钼焙砂（含Mo量60%）1500、75％硅铁465、15%硅铁355、氧化铁300、石灰225、铝粒70、铁屑50、萤石45。
美国有关专利介绍的几种配方（kg）：
原 辅 料ⅠⅡⅢ钼焙砂（钼金属量）696.8696.8696.8铁矿石（含Fe≥65%）
（Fe2O3）331.25428.8230.48钢 屑 37.52硅铁（75%Si） 356.44硅铁（50%Si）601.39 硅铁（15%Si） 273.36铝 粒62.18 53.6硅铝（50%Si、10%Al） 643.32 石 灰85.7642.88171.52石灰石 42.88 萤 石26.832.1634.84
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我国某些城镇厂商常用炉料配方（kg）：
钼焙砂（含钼48%~51%）300、氧化铁皮70~90、钢屑80~95、硅铁（75%Si）80~95、铝粒16~21、硝石10~15、萤石10~20。
焚烧料配方：镁带5%~10%、硝石10%、铝粒80%。
钼焙砂含钼量改变，配方也相应改变。当用低质量钼精矿焙烧成的钼焙砂冶炼钼铁时，因焙砂中二氧化硅含量增加，炉渣会变粘；三氧化钼含量下降，反响放热量会下降。为保证冶炼能正常进行，炉料往往要削减硅铁份额，增加铝粒用量，这样，反响生成的氧化铝增多、二氧化硅削减，炉渣再不会因焙砂中硅高而变粘。一起，复原平等氧化钼时，用铝比用硅开释热量多，以铝替代部份硅铁，也可补偿焙砂中氧化钼量削减对炉温的影响。
3、质料与辅料的质量要求
硅铝热法反响敏捷，炉渣凝结很快，熔炼时缺少精粹进程。这就要求炉料的均匀性和质料有害杂质含量少。
钼焙砂：由钼精矿氧化焙烧而成质量契合产品标准时，钼含量可偏低，但硫磷含量要小于0.05%，粒度不该大于2mm。
硅铁：含硅75%，亦可选用合金或50％硅铁、15％硅铁，但要求严厉，其含量均应小于0.05％。粒度不该大于0.8mm，一般约为钼焙砂粒径的1~1.7分之一以下。
铝粒：氧化铝应小于5.0％，硫、磷含量不大于0.05%，粒度不大于2mm。
氧化铁（Fe2O3）：可所以铁矿石，也可所以氧化铁皮，含铁量应不小于65%，硫、磷含量低于0.05%，粒度不大于3mm。
钢屑：为机械加工废屑，要求含碳低于0.25％，硫、磷低于0.05％，并且是不再含其他合金元素的碳素钢的钢屑。
萤石：含CaF2不低于90%~95%，SiO2不高于5%，硫、磷杂质低于0.05%，粒度不大于2mm。
石灰：含CaO不低于90％，硫、磷杂质低于0.05％，粒度不大于3mm。
硝石、镁带到达各自标准，硝石粒度小于2~3mm。
前苏联研讨了硅-铝-铁合金替代硅铁和铝粒的工艺，该合金Si+Al量不小于70％，铝含量10％~14％。
美国亦有用50％硅铁或结晶硅的废料（金属硅）替代75％硅铁，用量可参照70％硅铁折算。
4、熔炉
硅铝热冶炼钼铁的熔炉由炉筒、炉台、炉盖和收尘器组成。
炉筒外壳为5~7mm厚锅炉钢板卷成的圆柱形筒体。内部砌衬一层约100~150mm厚耐火砖，并涂敷一层耐火泥。
炉简的巨细视工厂出产规模而定。国外报导的熔炉，每炉增加6批炉料（每批含钼焙砂700kg），产出3t多钼铁。我国常见炉筒中，外径2m的炉筒，每炉可加八批炉料（每批含钼焙砂300kg下同），约产2t钼铁；外径1.5m的炉筒，每炉可加四批炉料，约产1t钼铁；外径1.2m炉筒，每炉可加两批炉料，约产0.5t钼铁；可见到的最小炉简的外径仅0.9~1.0m，每炉只加一批料，约产250kg钼铁。炉子若再缩小，所加炉料太少，反响开释热量也大为下降，而热损耗和大炉筒的附近（炉子表面减小并不大）。反响后，炉温下降敏捷，对出产极晦气，乃至使出产难以保持。[next]
炉台分固定炉台与移动式炉台——小平车两种。
移动式炉台是一个铺满型砂的钢制小平车，型砂的厚度一般在25~30cm以上，炉筒竖在砂基上。炉筒底部作成砂窝供积存熔融的钼铁。如图2所示。
图2 焙炉示意图
预先将小平车牵引入车间备炉、装料。然后将小平车牵引到冶炼场所焚烧，反响至熔炼完毕。再将小平车牵引回车间，吊开炉筒，取出钼铁块。
移动式炉台节约固定炉台所需巨大车间和一整套除尘、收尘设备。建厂出资小，上马快，多为城镇厂商所选用。但难防止反响阶段的烟尘污染。
固定式炉台是砂基不在小车而在固定台基上放置。此刻，炉筒用砌衬耐火砖的炉盖盖严，炉盖上留有排烟孔，烟、尘由此排出进入电收尘器，经收尘后的废气排空．加盖的熔炉可下降冶炼的热丢失，铝粒耗量也会稍有下降，渣中、尘中钼丢失也大为下降，一起，对环境保护有利。仅仅建厂出资会增多，正规中型钼铁厂广为选用。
5、钼铁冶炼进程
预备阶段：备料、配料；备炉，装炉。如前述，硅铝热对质料的含杂和粒度要求严厉，备料正是按此要求处理原、辅料的进程。此刻，应将硅铁破碎并磨细；萤石破碎或碾碎；钢屑烧去表面的油污…。然后，严厉按炉料配比配料。国内习气每批料按300kg钼焙砂制造进混料机，拌和均匀后的炉料可装入预备好的炉筒中。按炉子巨细，加够所需料批数。炉料装入高度，应低于炉筒上缘300mm。M. A.雷斯介绍，炉料装炉后应捣实，这样可使冶炼的钼收回率进步0.1％，合金本钱下降7卢布/t。在装完炉料后，在顶部扒一小坑，放上焚烧料。预备工作到此完毕。
冶炼阶段：焚烧、反响、冷静、放渣、冷却、取出钼铁。焚烧是使用镁带与硝石间剧烈焚烧使炉料部分到达反响温度。焚烧只需一星明火——比方一根火柴，即可使下列反响剧烈进行：
1Mg+NaNO3＝1MgO+1Na2O+NO2↑222
炉料反响时刻很短，从焚烧到反响完毕仅需20~40min。开端，反响刚进行，炉内冒出小而淡的烟气，随炉温升高反响愈来愈剧烈，烟气变得又多又浓，随后，一股烈火由炉口冲天而起，火柱高达数米，保持约l0min，此刻，炉料的氧化反响达最强烈阶段，炉温达1850~1950℃乃至2000℃以上。随后，因未反响的残存炉料所剩不多，反响变缓，火苗渐息，直至反响完毕，烟、火悉数消失。
钼铁冶炼时烟气是否很多而均匀冒出，是炉况正常与否的特征。烟气少而不匀，阐明炉温较低，应调整炉料配比，加大铝、硝石用量。
冷静是反响完毕后，炉内液体产品中钼铁与炉渣别离的进程。因为钼铁密度远比炉渣的密度大，此刻钼铁液滴沉降，在炉底堆积于砂窝中。炉渣浮于其上。
冶炼钼铁的冷静时刻一般为40~60min，随炉渣熔点等而变。此刻，因热耗散引起了炉温下降，炉渣流动性也随之下降。在不影响放渣前提下，冷静时刻长点好。
放渣：通过冷静，钼铁已与炉渣别离，捅敞开渣口，上部炉渣（液态）流出，此刻仅放出大部分而非悉数的炉渣。放渣时，可由炉渣的形状和色彩判别出熔炼进程的状况是否正常：当炉渣过稀不成丝，冷凝后呈暗黑色时，是炉渣中铁的氧化物含量过高的特征。此刻，钼铁中钼和硅含量偏高，混有非金属夹杂物。当炉渣中含很多金属顺粒时，阐明炉渣太粘。当放渣时呈现渣丝，在盛渣罐中冷凝时稍稍兴起，炉渣冷却后呈玻璃状，色彩浅蓝到暗黑色，金属颗粒含量很少，此刻，熔炼才是正常的。
冷却：待放完渣后，吊去炉筒，合金块在砂窝中静置、冷却4~6h，待钼铁充沛冷却后，取出精整。因钼铁硬度大，破碎困难，对小厂商，往往吊去炉筒后仅冷却1~2h，此刻钼铁早已凝块，用爪钓从砂窝中将其抓出，敏捷放进水槽冷淬。经冷淬的钼铁已胀碎成小块，浮渣也与之别脱离，取出精整。[next]
精整：是将钼铁破碎成要求的块度，除掉炉渣和底部砂壳，按所含钼档次分级、包装，入库成为终究产品。
精整时，也可通过钼铁的断面，判别产品质量：若钼铁断面有亮光的“星点”时，阐明产品含硫较高；若钼铁断面有光泽，呈镜面亮光状时，阐明钼铁含硅量较高。这都需调整炉料配比来纠正。
由电收尘器或布袋除尘所收粉尘，往往还含10~20％钼，一起含有Bi、Pb、Zn、SiO2、FeO、A12O3等物质。M. A.雷斯对前苏联熔炉电收尘器所收回粉尘的分析：
Mo12％~13%、Bi 3％~3.5%、Pb 6%~10％、Zn 9％~10％、Cu 0.5％、Sn 0.05％、SiO215%~17％、FeO10％~12%、CaO1.5％~2.0％、Mg 2％~5％，A12035％~7％及其他。粉尘量（加盖熔炉）为钼焙砂量的3％，粒度很细，一般经造团后用电炉熔炼以收回。
钼铁出产最重要间题是保证钼的使用率。前苏联收回烟尘和部分废料，钼收回率达98.75%。
冶炼进程的物料平衡见表1，热平衡见表2。
表1 钼铁熔炼中物料平衡表
元素收入项与分配（%）开销项与分配（%）钼精矿75%硅铁铝粒铁矿萤石铁屑算计钼铁炉渣浮渣底壳平衡炉瘤蒸发算计Mo100 10094.970.320.113.26-1.00.140.20100Fe5.0016.560.0230.95 47.3710077.703.4813.583.50 1.00 Cu86.404.450.351.630.177.01100 74.583.463.51 0.76 Pb100△微△微 100 3.544.760.62 0.3843.55100Zn93.63 0.0230.71 5.67100 0.942.261.98-46.040.2041.45100Sb83.817.662.282.563.69 100 21.40 5.80-52.161.150.14 Sn100微微△微 10061.50 +26.40 Bi100△△△△ 1000.69 1.21-58.600.09739.40 As100△△△△ 100 △
表2 钼铁熔炼热平衡表
收入项收入热量开销项开销热量KJ%KJ%炉料代入41777.90.25合金热4424151.326.26反响放热（包含Mo、Fe、FeSi2、MeMoO4…生成放热）16662996.299.75炉渣热9685629.957.49热损耗2736606.916.25炉衬蓄热1452605.653.07炉壳蓄热4262.70.17炉渣面幅射热1243986.545.45炉壳幅射对流1060.60.04烟气与粉尘34687.61.27差 值-141613.70.85合 计16704774.1 总 计16704774.1100.00
高硅铝的焊接方法
2018-12-19 17:39:50
能够连接高硅铝的焊接方法有：熔化焊、钎焊和固相焊接三大类。熔化焊接的接头性能差，一般采用快速热循环和低热输入的高能量密度焊，包括电子束焊和激光焊，有助于减少熔化焊所引发的缺陷，因此近年来在这方面开展的研究较多。钎焊方法是在母材金属不熔化情况下，通过钎料熔化后填满间隙，并与母材金属之间发生溶解、扩散等冶金作用的金属焊接方法。固态焊接技术是指对焊件表面清理后，施加静态或动态压力，加热或不加热，在母材不熔化情况下使两种材料发生固相结合的焊接方法。摩擦焊、扩散焊、爆炸焊、超声波焊等均属此类。高硅铝合金可用的压焊方法有：摩擦焊、真空扩散焊等。 激光焊接 已有研究表明，高硅铝材料需要采用功率较低的熔焊方法连接，由于合金中的Si元素含量较高，焊缝金属组织中会形成针状共晶硅和粗大板状多角形的初生硅，严重割裂基体；近缝区的金属易产生过热、晶粒长大的现象，导致焊接力学性能显著降低而失去使用价值。而激光焊接具有功率密度大、焊缝深宽比例大、热影响区小、工件收缩和变形较小、焊接速度快等优点，这种焊接方法适合高硅铝的焊接。张伟华等人研究了ZL109硅铝合金CO2激光焊接接头的组织和性能，获得了焊接组织致密、晶粒细小的接头，焊接的热输入对接头力学性能有显著的影响，热输入增大，接头抗拉强度和断后伸长率均先增加后降低，当热输入为44J/mm抗拉强度和断后伸长率达到最大值，分别为121.2MPa和4.3%。 电子束焊接 电子束焊接时利用高电场产生的高速电子，经聚焦后形成电子流，撞击被焊金属的焊接部位，将其动力转化为热能，使被焊金属熔合的一种焊接方法。电子束流具有能量密度高、穿透能力强、焊缝深宽比大、焊接速度快、输入能量较小，因此热影响区小、焊接变形小。所以，电子束焊接质量好，焊缝力学性能高。石磊等人将AlSi12CuMgNi铝合金挤压铸造的活塞顶圈和锻造的活塞裙进行真空电子束焊接，对优化工艺条件下焊接接头的微观组织和力学性能进行了研究。结果表明，接头成形良好，没有明显的热影响区，焊缝狭窄；焊缝区域主要由细小的α-Al相、α+Si共晶体、初晶硅以及Mg2Si等强化相组成；焊缝中心组织为细小的等轴晶和树枝晶；熔合区组织主要为柱状晶。接头强度不低于挤压铸造母材，焊缝硬度高于母材；焊接接头的拉伸断口断面上分布大量撕裂棱和解离面，呈脆性断裂。 钎焊 钎焊和熔焊方法不同，常规钎焊是采用(或过程中自动生成)比母材熔化温度低的钎料，操作温度采取低于母材固相线而高于钎料液相线的一种焊接技术。钎焊时工件常被整体加热或者钎缝周围大面积均匀加热，因此工件的相对变形量以及焊接接头的残余应力都比熔焊小得多。在现在制造业中高硅铝材料一般都用在航空航天机械制造业中的高精密器件。对于这些器件采用钎焊方法焊接，对工件的影响也是最小的。由于高硅铝合金中含有硬质硅相，钎料对该系列材料的润湿性能较差，用普通的软钎焊方法难以实现有效连接，侯玲等人在进行高硅铝钎焊试验中采用了在65Si35A1合金基体上进行先化学预镀Ni，再分别镀Ni-Cu-P、Au和Cu层的方法，有效地改善了它的软钎焊性能。采用Sn-Pb、Sn-Ag-Cu、Sn-In、Sn-Bi几种软钎料对不同镀层的65Si35Al合金试样进行炉中软钎焊试验分析，内容包括利用金相显微镜、带有能谱分析(EDS)功能的扫描电子显微镜等测试手段，对焊接接头的微观组织结构及形貌、物相成分等进行检测，探讨了钎焊工艺参数对65Si35Al合金的钎焊接头质量的影响，分析了接头产生宏观缺陷和微观缺陷的原因以及钎料对不同镀层润湿性能的差别。 摩擦焊 摩擦焊是利用工件端面相互运动、相互摩擦所产生的热，使端部达到热塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接的一种方法。这种焊接方法的研究时间并不长，是1991年提出的工艺，但是也得到了很快的发展。N.ARODRIRIGUEZ等人研究了A319和A413铝硅铸造合金的摩擦焊接。实验结果表明在焊接焊缝区中粒子间距降低，相应的硬度也得到了提高。季亚娟等人研究了ZL114A铝合金在不同参数的条件下搅拌摩擦焊接头的硬度、组织及力学性能。实验结果：焊接中心区域的组织是细小的等轴晶。硅粒子在焊接过程中得到了细化，也均匀的布满于整个焊缝区，焊缝的晶粒细小、均匀而致密，未观察到气孔裂纹等缺陷。 扩散焊接 扩散焊接是借助于高温下相互接触着的材料之间有局部的塑性变形，表面间的紧贴和表面之间的互扩散而产生金属键的结合，从而获得一定形式的整体接头。原子间的相互扩散是实现扩散连接的基础，扩散焊需要采用较大的压力，配合面精度要求高，对于复杂构件很难均匀加压，甚至还需昂贵和复杂的夹具，因此，扩散焊的要求比较高端。扩散焊可以分为异种材料扩散焊、同种材料扩散焊、加中间层扩散焊、超塑性成形扩散焊、等静压扩散焊、过渡液相扩散焊(TLP)等，其中过渡液相扩散焊(TLP)结合了钎焊和固相扩散焊二者优点形成了新的连接方法，其原理是将与基体材料相匹配的中间层合金置于连接面，国内外学者开始了对这种方法深入的研究。国内对TLP的研究尚处于起步阶段，主要是针对一些异种难焊金属的焊接工艺。与国内所作的研究相比，国外的研究方向要广一点，不仅涉及了工艺的研究，更多的是对TLP焊接的模拟，对TLP工艺实现的一些关键因素进行了重点研究。目前国内外对TLP的研究主要有以下几个方面：山东电力研究院工程师王学刚等采用自行研制的Fe—Ni—Si—B系非晶金属箔带作为中间层材料和TLP工艺，在开放式气体保护环境下焊接电站常用钢管，可获得连续均匀的焊缝组织和优于手工熔化焊的力学性能。工艺参数中包括中间层材料、加热温度、保温时间、压力及对焊接端面要求。刘黎明、牛济泰等人采用真空扩散焊焊接铝基复合材料SiCw/606Al，通过系列试验研究，结果表明：该种材料扩散焊时，焊接温度是影响接头强度的主要工艺参数，当焊接温度介于基体铝合金液-固两相温度区间时，结合面上出现了液态基体金属，可获得较高的接头强度。国内外有不少研究人员从事扩散焊接的研究，但对硅铝合金扩散焊研究并不多，在这方面研究前景和探索空间比较长远。 高硅铝合金在航天、航空、汽车、空间技术等领域发挥着重要的作用，对高硅铝合金的研究越来越深入，在高硅铝合金发展与应用中，与之相关的焊接方法、焊接技术投入更多研究也是一大趋势。这些领域的应用对高硅铝的焊接接头性能要求非常高，再加上高硅铝材料含硅高、易氧化的特性，这对高硅铝焊接技术、焊接方法要求也非常高，一般的熔焊和钎焊焊接出来的接头在有些应用上达不到焊件的焊接要求，采用更先进的焊接方法——扩散焊是硅铝合金焊接研究的趋势。
雄鹰铝业再生高硅铝合金锭制造新工艺通过鉴定
2019-01-18 11:39:42
朔风凛冽、佳报频传。前不久，南昌市科技局组织有关专家对江西雄鹰铝业股份有限公司与南昌大学合作开发的“再生高硅铝合金锭制造新工艺”项目进行了科技成果鉴定。专家组经过评审，一致通过此项目科技成果鉴定，认为该项目工艺技术成熟，产品质量稳定，社会经济效益显著，达到国内同类产品领先水平，并给予了高度评价。
据了解，本新工艺充分运用稀土元素和磷盐复合变质剂与铝合金熔体相互作用的特性，能够实现对铝合金熔体的净化、精炼及变质的一体化处理，用该新的生产工艺生产的高硅铝合金锭，不仅原料的烧损量减少、生产能耗降低、生产效率提高，而且产品质量稳定，在处理的过程中同时减少了有害的废气和其它副产品的产生。
在鉴定会上，专家组听取了项目组负责人的汇报，并审阅了相关资料，察看了现场及相关产品，专家一致认为：一是该项目提供的鉴定资料齐全，符合鉴定要求。
二是运用含磷稀土复合变质剂对铝合金的精炼净化和变质功能，开发了再生髙硅铝合金锭（ADC14）制造新工艺。
三是运用该新工艺生产的再生高硅铝合金锭（ADC14），产品质量稳定，基本消除了成份偏析。合金锭表面光洁、无气泡、龟裂和表面缩松现象。断口晶粒度细密。共晶硅呈短棒状、少量为针状，且分布均匀；初晶硅为较小片状，铁相由原来的针状变为骨骼状、花纹状，且分布均匀。硬度值达到120HBW，抗拉强度达到210MPa，硬度及强度指标均达到JIS标准要求。
四是采用该新工艺生产了多批次ADC14铝合金锭，产品提供给比亚迪、富士康等客户，完全达到了性能指标要求，客户使用反映情况良好。
此次科技成果的一次性通过鉴定是对该公司科研成果的一次重大检验和审核，是该公司科研工作取得了较大进展的有力体现，彰显了雄鹰人的自主创新能力和科研实力。此项目产品附加值高，市场前景广阔，具有较好的社会经济效益。
铝锰硅合金
