1、主要內容復習與回顧,變質處理 浮游法精煉 鋯對鎂合金有什么影響？ 稀土對鎂合金有什么影響？ 在幾類鎂合金中，為什么Mg-Al類合金必須進行孕育處理，鋯在Mg-Al類合金能否起孕育作用？ 鑄造鎂合金固溶處理時為什么要分段加熱？,第四章 鑄造鎂合金熔煉,鑄鎂熔煉的物理化學及工藝特性 鑄鎂合金熔煉工藝,4-1 鑄鎂熔煉的物理化學及工藝特性,鎂合金熔煉時的物理化學特性,鎂-氧反應 鎂與氧的化學親和力很大，生成的氧化膜是疏松的。 溫度高于500時氧化加速，超過熔點后，其氧化速度激增，會發(fā)生劇烈氧化而燃燒，放出大量的熱量，甚至可達2850，引起鎂的大量汽化，燃燒加劇而爆炸。 根據鎂易氧化的特點，熔化時必須

2、采取防止氧化、燃燒的措施，如采用熔劑覆蓋或用防護性氣氛。,鋁合金融體,鎂合金融體,空氣,(放熱反應 -加速氧化過程),空氣,薄、富有彈性、致密的 保護性 Al2O3-氧化膜,厚、破裂、無保護性的 MgO-氧化膜,氧化和蒸發(fā),鎂合金融體,鋁合金融體,鋁合金與鎂合金氧化膜比較,鎂-水反應,Mg+H2O MgO+H2 Mg+2H2O Mg(OH)2+H2 相同條件下，鎂與水之間的反應，要比鎂與氧之間的反應更激烈 當熔融鎂與水接觸時，不僅因生成MgO放出大量的熱，而且反應產物氫與周圍大氣中的氧迅速作用生成水，水又受熱急劇汽化膨脹，結果導致猛烈的爆炸。,鎂與氮 反應生成Mg3N2的膜，此膜是多孔的，反應

3、比Mg-O2、Mg-H2O反應緩慢得多，且會優(yōu)先進行，因此在高溫下氮氣對鎂而言基本上可算一種無害的氣體。 鎂與CO2、CO 發(fā)生反應生成Mg2C+MgO(或MgO+C)。鎂與CO2反應生成的表面膜具有一定防護作用。,鎂與其它物質間的反應,鎂與硫 相遇時，硫即蒸發(fā)（硫的沸點為444.6），并在鎂液表面形成致密的MgS膜。 硫蒸氣遇氧后即生成SO2, SO2與鎂液相遇時，即發(fā)生下列放熱反應： 3Mg + SO2 2MgO + MgS 2Mg + SO2 2MgO + S 生成的2MgO + MgS復合表面膜近似致密，具有阻緩鎂液氧化的作用。但如溫度高于750時，此膜將不再能起保護作用，SO2將與鎂

4、液反應劇烈同時生成大量硫化物夾雜。,鎂與其它物質間的反應（續(xù)）,鎂與硼酸 硼酸(H3BO3)受熱后即脫水變成硼酐(B2O3)，B2O3遇鎂液及其表面上生成的MgO即發(fā)生下列反應： B2O3+3Mg 3MgO+2B B2O3+MgO MgOB2O3 還原出的硼即與鎂液反應生成致密的Mg3B2膜，后一反應中生成的MgOB2O3也能在鎂液表面上形成嚴密的釉質保護膜。,鎂與其它物質間的反應（續(xù)）,非金屬夾雜物 氧化夾雜 鎂液很易與大氣中的氧、水氣、氮反應而生成不溶于鎂液的、難熔的MgO等化合物，它們混入鑄型后即成為“氧化夾雜”。 熔劑夾雜 由于熔鎂時使用熔劑，操作不當時，熔劑隨同鎂液混入鑄型即成為“熔

5、劑夾雜”。因熔劑中的MgCl2吸濕性很強，露出鑄件表面的熔劑夾雜很易吸收大氣中的水分發(fā)生反應： MgCl2+2H2O Mg(OH)2+2HCl Mg+2HCl MgCl2+H2,鑄造鎂合金熔煉的工藝特性-概述,孕育處理 孕育處理對合金的晶粒大小和機械性能有很大影響，且對鎂液中的氧化夾雜亦有一定的影響。 安全 鎂液很易與氧、水氣等作用而發(fā)生燃燒，甚至發(fā)生爆炸，因此熔鎂過程中的安全也是一個很突出的問題。,概述（續(xù)）,精煉方法 精煉屬于內部熔劑法，即依靠熔劑在金屬液內部吸附夾雜。 精煉溫度 精煉溫度盡可能低以減少鎂液的氧化，一般為710740。 精煉靜置 精煉以后應靜置1015min，使鎂液中的熔渣

6、較充分地沉淀。 二次精煉 二次精煉在孕育后，時間較短，僅起去除孕育時可能產生的氧化夾雜的輔助作用。,鑄造鎂合金的精煉特點,鎂合金熔煉的保護技術,用各種物理化學方法，將熔體與大氣隔離，達到阻燃目的！, 熔化溫度 應低于所熔金屬的熔點，使熔劑在熔煉過程中保持液態(tài)。 密度 與金屬液間應有較大的密度差，使熔劑混入金屬液時易于排出。 粘度 粘度一般應小些，使表面覆蓋熔劑層被推開后能較快地閉合 夾雜物與濕度 不應帶有對金屬液質量有害的雜質及夾雜物，熔劑吸濕性要小。 化學穩(wěn)定性 熔煉時不與合金液、坩堝及爐氣間發(fā)生反應；不揮發(fā)，不分解。,對熔劑性能的要求,無水光鹵石 成分為4452%MgCl2、3246%KC

7、l，余為其它氯鹽。一般用于洗滌熔煉工具。 RJ-1熔劑 成分為9295%無水光鹵石及58%BaCl2，一般僅用于洗滌坩堝，或用作固定式坩堝熔煉的覆蓋熔劑。 RJ-2熔劑 成分為RJ-1熔劑+35%CaF2，用于固定式坩堝熔煉。 RJ-3熔劑 成分為75%無水光鹵石、1520%CaF2、710%MgO。用作可提出式坩堝熔煉時的熔劑。,鎂合金用熔劑的種類,一是熔劑粉塵和高溫分解出Cl2、HCl和蒸發(fā)的鹽霧，造成嚴重的公害； 二是鑄件容易出現熔劑夾雜，降低抗蝕性和機械性能。,熔劑熔煉存在的問題,鎂合金熔煉氣體保護的種類,在含SF6氣氛下熔煉，液面生成MgF2+MgO膜，MgF2的致密度系數=1.32

8、，故使表面膜致密，可起保護作用。 Mg(SF6+空氣) 的作用：保護作用更強。 Mg(SF6+CO2)的作用：比用空氣作載體更好。 保護氣氛中濕度的影響：空氣或CO2氣體干燥。,鎂合金熔煉時SF6保護機理,不同溫度下保護型混合氣體的最佳成分,鎂合金熔煉氣體保護的新發(fā)展,保護氣體： SO2CO2 主要成分： SO2：1.05.0%，CO2: 15.020.2%， N2: 79.0%， 保護機理： SO2：生成MgSMgO保護膜隔絕空氣 CO2：生成無定型碳抑制Mg蒸發(fā),保護氣體在線發(fā)生技術原理,單質的S和C，在大氣中的燃點分別為400和700。經實驗室研究確定，當反應器溫度控制在750左右時，S

9、和C迅速地發(fā)生燃燒，幾乎完全消耗掉，沒有熔體的污染問題 。,固體料,S C,S O2 SO2 C O2 CO2,空 氣,O2 N2,SO2 CO2 (O2) N2,應用情況,新型鎂合金輪轂擠壓鑄造線,鎂合金壓鑄單元,過熱孕育法 在生產中發(fā)現把Mg-Al類鎂合金（如ZM5）熔化和加熱到850950，保持1015min左右，然后迅速冷卻到澆注溫度，盡快澆注，即可使晶粒細化。 因溫度過高，增加了鎂液的氧化；延長了熔煉時間，使熔化生產率降低；降低鎂合金的抗蝕性，由于溫度過高，使鎂液中的鐵量急劇增加，鐵是有害雜質。,Mg-Al類鎂合金的孕育處理,原理 在Mg-Al類合金液中加入含碳物質后，它與合金液起反

10、應生成碳，新生態(tài)碳與鋁進一步形成大量彌散的Al4C3質點，即增多了結晶晶核，使晶粒得到細化。 方法 常用的加碳孕育法是加碳酸鎂。 MgCO3 MgO+CO2 2Mg+CO2 2MgO+C 3C+4Al Al4C3,加碳孕育法,Mg-Zn類合金中加入鋯能使晶粒顯著細化。凝固過程中，鋯在鎂液中的溶解度隨溫度下降而降低，使得大量難熔的鋯質點從合金液中彌散析出，增加了鎂合金結晶時的晶核，使晶粒細化。,Mg-Zn類合金的孕育處理,鎂合金中的氣體主要是氫。 除氣方法有： 吹惰性氣體氬或氮 加六氯乙烷,鑄鎂合金的除氣,4-2 鑄造鎂合金的熔煉工藝,鑄鎂合金熔爐簡介-坩堝爐,（1）分類 熔化爐 采用燃料加熱，

11、升溫較快，多用作熔化爐。 保溫爐 電加熱爐便于控制溫度，常用作保溫爐，也用來當熔化爐。 （2）坩堝材料 熔鎂時常采用鋼板焊接坩堝，鋼板一般為20號鋼。,無芯工頻感應電爐,熱效率高； 熔化生產率高； 在熔化中無煙塵、無燥聲； 工作環(huán)境溫度低； 電磁攪動作用易使合金 成分均勻，且有精煉作用。,準備坩堝 新坩堝應用熔劑試熔8h不漏方可用來熔化鎂合金。 準備爐料 回爐料一般為爐料重量的6080%，新金屬料則占2040%。新金屬料以純鎂、純鋁、純鋅加入，Mn以AlMn中間合金形式加入。 預熱坩堝 將坩堝加熱至暗紅色（約400500），在其內壁及底部均勻地撒一層粉狀RJ-2熔劑，按回爐料、純鎂及純鋁次序裝

12、入預熱至150200的爐料，并在爐料上撒一層RJ-2熔劑。,ZM5鎂合金的熔煉工藝,4. 熔化熔劑 在另一坩堝爐中熔化RJ-1熔劑或光鹵石，保溫在750800范圍內。澆包及熔化工具進入鎂液前應先在此熔劑中洗滌，充分預熱，徹底去除所吸附的水分和粘附的氧化渣。 5. 加中間合金 爐料熔化后，在700730加入預熱的Al-Mn和Al-Be中間合金，待其熔化后加入純鋅。,ZM5鎂合金的熔煉工藝（續(xù)）,6. 精煉 爐料全部熔化后，除去液面上的臟熔劑，換上新熔劑，然后在720740進行精煉，精練約58min左右，直到鎂液表面不再有白色氧化物從熔池下部翻上來，液面呈現光亮的鏡面為止。 7.孕育處理 在720

13、740孕育處理，用鐘罩將占爐料重0.3-0.4%的小塊菱鎂礦分批壓入鎂液。 8.二次精煉 孕育處理后，在720740進行，約23min，直至鎂液表面呈光亮鏡面為止。再澆注斷口試樣，檢查晶粒度及有無氧化夾雜，確定精煉及孕育效果。升溫至760780靜置1015min即可澆注。,ZM5鎂合金的熔煉工藝（續(xù)）,在含鋯鎂合金熔煉中，加鋯工藝是生產中影響質量的關鍵問題。鎂合金中加鋯存在下列各種困難： 鋯的熔點高，密度大； 鋯的化學活性強，鋯在高溫下易和大氣或爐氣中的氣體反應，形成的化合物也不溶于鎂液中，使鋯的損耗增加； 許多元素阻礙增加鋯，鋯能和鎂液中的許多元素等形成化合物，它們不溶于鎂液中，沉淀在坩堝底

14、部，MgO也會使鎂液中的鋯析出沉淀，這些都降低了合金液中的含鋯量。,含鋯鎂合金的熔煉工藝概述,方法 一般用含鋯化合物或中間合金加鋯。 采用Mg-Zr中間合金加鋯的優(yōu)點： 使用方便； 非金屬夾雜少； 合金化效果較好。 含鋯鎂合金的熔煉 含鋯ZM1合金熔煉工藝與ZM5大致相同，只是孕育處理由MgCO3換成了Zr來細化晶粒。,加鋯及熔煉工藝,盡量減少稀土的燒損，提高鋯的回收率 采用不含MgCl2或含MgCl2含量低的熔劑； 采取較低的加入溫度，一般為740 或750 以下； 盡量縮短熔煉時間和熔化后的停放時間； 采用漏勺將稀土迅速沉入熔池深處。,含稀土鎂合金熔煉工藝的關鍵,1坩堝在每次使用前應進行嚴格檢查； 2如發(fā)生鎂液著火，嚴禁用水撲滅。 小火源可用干砂，鑄鎂用型砂來撲滅；當火源大時，就只能用干燥熔劑來撲滅。另外，也可采用鎂合金專用的7150泡沫滅火劑。,熔鎂時的安全技術,鎂