镁合金熔铸中的熔剂使用优化

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：各种铸造镁合金均需进行精炼处理。表3-49 镁合金精炼处理工艺3.变质处理用熔剂Mg-Al-Zn系镁合金变质处理原理变质处理的目的是为了改善镁合金的结晶形态，使结晶组织细化，从而提高其力学性能。表3-52 镁合金熔铸中使用熔剂的实例（续）（续）

1.覆盖保护用熔剂

由于镁与氧的亲和力很大，使得其化学活性很强，在镁和镁合金熔铸中极易氧化，烧损，并生成前述很稀疏的不连续的氧化膜，使镁合金中镁元素含量很难控制准，且容易燃烧甚至爆炸，是很难操作的一类非铁铸造合金。因此，在熔铸中要特别慎重小心地对其进行覆盖保护，具体方法是：要尽可能使所用的熔剂能在其表面形成一层致密连续的氧化膜（层）；使熔体合金化来防氧化阻燃；向熔体表面通入保护性气体或在表面撒保护性粉末，使熔体与空气隔开。表3-5中列出了国内外具有这三方面作用的多个熔剂配方，读者要根据所熔铸的合金牌号并考虑铸件的形状结构特点等因素认真选用。

2.精炼净化处理用熔剂

（1）精炼处理的目的和原理镁合金精炼处理的目的是消除混入合金液中的氧化皮、气体和各种夹杂物，使合金液纯净。其原理是向合金液内撒入足够量的具有良好精炼能力的熔剂，并立即对合金液进行充分搅拌，使熔剂与合金液及夹杂物充分接触，并通过化学、物理作用吸附这些夹杂物颗粒使其下沉到熔炉（坩埚）底部，在浇注后被排除，以达到净化合金液的目的。各种铸造镁合金均需进行精炼处理。

（2）镁合金精炼处理工艺镁合金精炼处理工艺见表3-49。

表3-49 镁合金精炼处理工艺

3.变质处理用熔剂

（1）Mg-Al-Zn系镁合金变质处理原理变质处理的目的是为了改善镁合金的结晶形态，使结晶组织细化，从而提高其力学性能。变质处理的原理是向合金液内加入某种难熔物质，使其在结晶过程中形成大量的结晶核心，以达到改善结晶形态、细化晶粒的目的。

（2）变质处理方法目前实际生产中应用的变质方法有两种。一是往合金液内加入含碳物质，如碳酸镁、碳酸钙和六氯乙烷等。以碳酸镁为例，它与合金液的反应如下：

MgCO₃＝MgO＋CO₂↑

CO₂＋2Mg＝2MgO＋C

3C＋4Al＝Al₄C₃

利用其在合金液内产生的大量细小的高度弥散的三碳化四铝（Al₄C₃）质点悬浮于合金液中，在凝固过程中起外来结晶种核作用，使镁合金结晶晶粒微细化。第二种方法是过热法，即在镁合金液精炼后，将其升温过热到850～900℃，在此温度下保持10～20min，浇注冷凝后即可使镁合金的晶粒细化。

第一种方法的效果较好，而且不会导致镁合金液增加氧化烧损；第二种方法不仅会增加镁合金的氧化烧损，还会增加能耗并降低生产率，缩短坩埚寿命，所以目前已很少采用。

（3）Mg-Al-Zn系镁合金变质处理规范Mg-Al-Zn系镁合金变质处理用变质剂和工艺规范见表3-50。

表3-50 Mg-Al-Zn系镁合金变质处理用变质剂和工艺参数

注：1.菱镁矿石使用前应破碎至粒度为10mm左右。

2.碳酸镁和菱镁矿粒的最小用量为0.5kg。

3.碳酸钙使用前应粉碎，并过20号筛。

（4）Mg-Al-Zn系合金的变质处理工艺Mg-Al-Zn系合金的变质处理工艺见表3-51。

表3-51 Mg-Al-Zn系合金的变质处理工艺

（5）含锆镁合金的变质处理对于ZM1、ZM2、ZM3、ZM4、ZM6、ZM7这六种含锆的镁合金的变质处理，它们不采用Mg-Al-Zn系镁合金的方法，而是采用加入Mg-Zr中间合金进行合金化的方法来细化其晶粒。一般在合金液温度为750～830℃进行浇注时，将碎成一定粒度的Mg-Zr中间合金加入合金液内，并立即不停地缓慢搅拌，直到它全部熔化，加入量为锆含量的3～5倍。

4.镁合金熔铸中使用熔剂的实例

下面以熔炼工艺比较复杂的Mg-Al-Zn系镁合金的熔铸来介绍使用熔剂的工艺，具体实例见表3-52。

表3-52 镁合金熔铸中使用熔剂的实例

（续）

镁合金熔铸中的熔剂使用优化

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