Al-Si-Fe合金真空热法炼镁过程动力学

镁合金热处理过程中组织与相的变化

镁合金热处理过程中组织 与相的变化 Prepared on 24 November 2020

镁合金热处理过程中组织与相的变化摘要：本文研究了AZ91D等温热处理过程中的溶质扩散、晶界熔化、晶粒合并以及相变等对枝晶球化过程的影响。结果表明:随着热处理时间的延长，晶粒逐渐球化，而且发生合并现象；同时在界面能降低的驱使下，通过溶质原子的扩散,晶粒内部包裹小液滴；半固态部分重熔过程中经历以下相变：β→α，α +β→L，α→L。 关键词：AZ91D镁合金；等温处理；相变 The Research of Organization and Phase Change of Magnesium Alloy during Isothermal Heat Treatment Abstract: The effect of solute diffusion and the grain boundary melting and grain merger and phase transitions on dendrite spheroidzing process is researched during the isothermal heat treatment. The results show that the grains gradually spheroidize and appear the merger phenomenon with extending the heat treatment the same time, owing to decreasing interfacial energy; the packed small liquid drop form intra - grain by the diffusion of solute atoms, There is the following phase transition: β→α,α+β→L,α→L during The semi-solid remelting. Key words:AZ91D magnesium alloy; isothermal treatment; phase transition 1、概述 镁合金是现代金属结构材料中最轻的一种，以其密度低、比强度和比刚度高、尺寸稳定性好、电磁屏蔽好及价格稳定等优点，近年来在航空航天、仪器制造、国防和电子工业等领域，尤其是汽车工业中获得日益广泛的应用[1]。 镁合金半固态成具有成形温度低、凝固收缩小、缺陷和偏析减少、晶粒尺寸细小、模具寿命延长等优点,被专家学者誉为21世纪新一代新兴金属加工方法。但是,要实现镁合金的半固态成型，首先必须制备初生相为颗粒的非枝晶组织合金。国内外研究者常用的枝晶粒化方法为机械搅拌法或电磁搅拌法。由于机械搅拌法的工艺参数难以控制、搅拌设备易磨损和腐蚀、不适应与高熔点合金和易氧化合金,因此该法很难在工业上推广应

铝及铝合金热处理工艺

铝及铝合金热处理工艺

1. 铝及铝合金热处理工艺 1.1 铝及铝合金热处理的作用 将铝及铝合金材料加热到一定的温度并保温一定时间以获得预期的产品组织和性能。 1.2 铝及铝合金热处理的主要方法及其基本作用原理 1.2.1 铝及铝合金热处理的分类（见图1） 图1 铝及铝合金热处理分类 1.2.2 铝及铝合金热处理基本作用原理 (1) 退火：产品加热到一定温度并保温到一定时间后以一定的冷却速度冷却到室温。通过原子扩散、迁移，使之组织更加均匀、稳定、，内应力消除，可大大提高材料的塑性，但强度会降低。 ①铸锭均匀化退火：在高温下长期保温，然后以一定速度（高、中、低、慢）冷却，使铸锭化学成分、组织与性能均匀化，可提高材料塑性20%左右，降低挤压力20%左右，提高挤压速度15%左右，同时使材料表面处理质量提高。 铝及铝合金热处理 回归 均匀化退火 退火 成品退火 中间退火 过时效 欠时效 自然时效 人工时效 多级时效 时效 固溶淬火 离线淬火 在线淬火 一次淬火 阶段淬火 立式淬火 卧式淬火

②中间退火：又称局部退火或工序间退火，是为了提高材料的塑性，消除材料 内部加工应力，在较低的温度下保温较短的时间，以利于续继加工或获得某种性能的组合。 ③完全退火：又称成品退火，是在较高温度下，保温一定时间，以获得完全再 结晶状态下的软化组织，具有最好的塑性和较低的强度。 (2)固溶淬火处理：将可热处理强化的铝合金材料加热到较高的温度并保持一定 的时间，使材料中的第二相或其它可溶成分充分溶解到铝基体中，形成过饱和固溶体，然后以快冷的方法将这种过饱和固溶体保持到室温，它是一种不稳定的状态，因处于高能位状态，溶质原子随时有析出的可能。但此时材料塑性较高，可进行冷加工或矫直工序。 ①在线淬火：对于一些淬火敏感性不高的合金材料，可利用挤压时高温进行固 溶，然后用空冷（T5）或用水雾冷却（T6）进行淬火以获得一定的组织和性能。 ②离线淬火：对于一些淬火敏感性高的合金材料必须在专门的热处理炉中重新 加热到较高的温度并保温一定时间，然后以不大于15秒的转移时间淬入水中或油中，以获得一定的组织和性能，根据设备不同可分为盐浴淬火、空气淬火、立式淬火、卧式淬火。 (3)时效：经固溶淬火后的材料，在室温或较高温度下保持一段时间，不稳定的 过饱和固溶体会进行分解，第二相粒子会从过饱和固溶体中析出（或沉淀），分布在α（AL）铝晶粒周边，从而产生强化作用称之为析出（沉淀）强化。自然时效：有的合金（如2024等）可在室温下产生析出强化作用，叫做自然时效。人工时效：有些合金（如7075等）在室温下析出了强化不明显，而在较高温度下的析出强化效果明显，称为人工时效。 人工时效可分为欠时效和过时效。 ①欠时效：为了获得某种性能，控制较低的时效温度和保持较短的时效时间。 ②过时效：为了获得某些特殊性能和较好的综合性能，在较高的温度下或保温 较长的时间状态下进行的时效。 ③多级时效：为了获得某些特殊性能和良好的综合性能，将时效过程分为几个 阶段进行。

硅热法炼镁的节能和清洁能源解决方案正式版

In the schedule of the activity, the time and the progress of the completion of the project content are described in detail to make the progress consistent with the plan.硅热法炼镁的节能和清洁能源解决方案正式版

硅热法炼镁的节能和清洁能源解决方 案正式版 下载提示：此解决方案资料适用于工作或活动的进度安排中，详细说明各阶段的时间和项目内容完成 的进度，而完成上述需要实施方案的人员对整体有全方位的认识和评估能力，尽力让实施的时间进度 与方案所计划的时间吻合。文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用。 20世纪90年代中期以来，为适应全球可持续发展的要求，镁及镁合金的研发及应用进入高速增长期。在此期间，凭借资源、能源和成本优势，中国镁工业发展强劲，迅速控制了全球原镁的供应。据海关统计，20xx年中国镁产品出口量29.8万t，约占全球总发货量的66.6％。 中国原镁产量的98％是经由硅热还原或称做Pidgeon Process的方法生产的，并被预测是未来中国最主要的金属镁生产方式。有关专家担心，如果不能保证高质量和相对稳定的原料供给，镁应用产业很

可能出现整体萎缩。因而，部署在中国各地镁厂的卧式皮江法还原装置，就是不能不受到人们的强烈关注。这种生产设施具有工艺路线简单，工艺参数较易调控的优点，然而也具有还原过程传质传热差，热效率低的明显弱点，从而限制了皮江法镁厂的生产规模。 1 皮江法炼镁的热化学 皮江法炼镁的热还原反应是在卧式原罐中进行的，总反应的化学计量方程由（1）式给出： 2MgO·2CaO+Si(Fe)→Ca2SiO4+2Mg+Fe （1） 反应式（1）的自由能函数ΔG与温度T的关系由式（2）给出：

液压系统温升及散热器选型计算

液压系统温升及散热器 选型计算 The manuscript was revised on the evening of 2021

液压系统温升及散热器选型计算 液压系统油液温升计算及冷却器选型 摘要: 介绍了液压系统的系统损耗功率及油液温升的计

算。通过对两种冷却器的比较, 提出了正确的选型方法。 关键词: 液压系统; 油液温升; 冷却器; 损耗功率 1 前言 液压系统的压力、容积和机械损失构成总的能 量损失, 这些能量损失都将转化为热量, 使系统油温升高。油温的变化将直接影响液压元件的寿命; 油温升高将使油液氧化, 加速油液的变质; 油温过高还严重影响液压油的稳定性, 进而影响液压系统的寿命和传动效率。为此, 必须对系统进行发热与温升计算, 以便对系统温升加以控制。下面对液压系统的发热量及温升计算和冷却器的选择予以介绍。 2 系统损耗功率和温升计算 损耗功率计算 液压系统发热的主要原因是由液压泵和执行器 的功率损失以及溢流阀的溢流损失造成的。其系统的损耗功率即发热功率为: H=P( 1- η) 式中: P—系统泵组的总驱动功率; η—系统效率。 η=ηP ηC ηA 其中: ηP —液压泵的效率, 可从产品样本中查到; ηA —液压执行器总效率, 液压缸一般取～; ηC —液压回路的效率。 ηC

= Σp1 q1 Σp P q P 式中: Σp1 q1 —各执行器负载压力和负载流量即输入 流量乘积的总和; Σp p q p —各液压泵供油压力和输出流量乘积的 总和。 系统的损耗功率即发热功率H 也可按下式估 算, 由于热能的损耗总量约占泵组驱动功率的15% ～30%, 因此: H=( 15%～30%) P 油液温升计算 液压系统中产生的热量H, 由系统中各个散热 面散发至空气中, 其中油箱是主要散热面。因为管道散热面积相对较小, 且与其身的压力损失产生的热量基本平衡, 故一般略去不计。当只考虑油箱散热 时, 其散热量H O 可按下式计算: H O=KAΔt 式中: K—散热系数[ W(/ m2·℃) ] , 计算时可选用推荐值: 当通风很差( 空气不循环) 时, K=8[ W/ ( m2·℃) ] ; 通风良好( 空气流速为1m/s 左右) 时, K=14～20[ W(/ m2·℃) ] ; 风扇冷却时, K=20～25[ W(/ m2·℃) ] ; 用循环水冷却时, K=110～175[ W(/ m2·℃) ] 。 A—油箱散热面积, m2;

铝合金的热处理

铝合金的热处理 铸造铝合金的金相组织比变形铝合金的金相组织粗大，因而在热处理时也有所不同。前者保温时间长，一般都在2h以上，而后者保温时间短，只要几十分钟。因为金属型铸件、低压铸造件 铸造铝合金的金相组织比变形铝合金的金相组织粗大，因而在热处理时也有所不同。前者保温时间长，一般都在2h以上，而后者保温时间短，只要几十分钟。因为金属型铸件、低压铸造件、差压铸造件是在比较大的冷却速度和压力下结晶凝固的，其结晶组织比石膏型、砂型铸造的铸件细很多，故其在热处理时的保温也短很多。铸造铝合金与变形铝合金的另一不同点是壁厚不均匀，有异形面或内通道等复杂结构外形，为保证热处理时不变形或开裂，有时还要设计专用夹具予以保护，并且淬火介质的温度也比变形铝合金高，故一般多采用人工时效来缩短热处理周期和提高铸件的性能。 一、热处理的目的 铝合金铸件热处理的目的是提高力学性能和耐腐蚀性能，稳定尺寸，改善切削加工和焊接等加工性能。因为许多铸态铝合金的机械性能不能满足使用要求，除Al-Si系的ZL102，Al-Mg系的ZL302和Al-Zn系的ZL401合金外，其余的铸造铝合金都要通过热处理来进一步提高铸件的机械性能和其它使用性能，具体有以下几个方面： 1）消除由于铸件结构（如璧厚不均匀、转接处厚大）等原因使铸件在结晶凝固时因冷却速度不均匀所造成的内应力； 2）提高合金的机械强度和硬度，改善金相组织，保证合金有一定的塑性和切削加工性能、焊接性能； 3）稳定铸件的组织和尺寸，防止和消除高温相变而使体积发生变

化； 4）消除晶间和成分偏析，使组织均匀化。 二、热处理方法 1、退火处理 退火处理的作用是消除铸件的铸造应力和机械加工引起的内应力，稳定加工件的外形和尺寸，并使Al-Si系合金的部分Si结晶球状化，改善合金的塑性。其工艺是：将铝合金铸件加热到280-300℃，保温2-3h，随炉冷却到室温，使固溶体慢慢发生分解，析出的第二质点聚集，从而消除铸件的内应力，达到稳定尺寸、提高塑性、减少变形、翘曲的目的。 2、淬火 淬火是把铝合金铸件加热到较高的温度（一般在接近于共晶体的熔点，多在500℃以上），保温2h以上，使合金内的可溶相充分溶解。然后，急速淬入60-100℃的水中，使铸件急冷，使强化组元在合金中得到最大限度的溶解并固定保存到室温。这种过程叫做淬火，也叫固溶处理或冷处理。 3、时效处理 时效处理，又称低温回火，是把经过淬火的铝合金铸件加热到某个温度，保温一定时间出炉空冷直至室温，使过饱和的固溶体分解，让合金基体组织稳定的工艺过程。 合金在时效处理过程中，随温度的上升和时间的延长，约经过过饱和固溶体点阵内原子的重新组合，生成溶质原子富集区（称为G-PⅠ区）和G-PⅠ区消失，第二相原子按一定规律偏聚并生成G-PⅡ区，之后生成亚稳定的第二相（过渡相），大量的G-PⅡ区和少量的亚稳定相结合以及亚稳定相转变为稳定相、第二相质点聚集几个阶段。 时效处理又分为自然时效和人工时效两大类。自然时效是指时效强化在室

热处理对于铸造镁合金的影响

热处理对于铸造镁合金的影响 热处理的影响热处理对于铸造镁合金没有任何影响，尤其是对高纯镁合金更没有影响。但是变形镁合金热处理对提高其耐蚀性非常有效。试验证明，镁合金经过均匀处理和淬火后，其在海水中耐蚀性最好，退火后固溶体耐蚀性最低。加热时效温度影响铸造镁合金的盐腐蚀速度，当时效温度高于二百到二百五十摄氏度以后，AZ91D腐蚀速度显著提高。工艺参数对镁合金耐蚀性影响很小。高纯镁合金经过T5和T6处理以后的腐蚀速度低于0.25mm/a。铸态和固溶处理后的晶粒尺寸越小，耐蚀性越好。试验证明，减小壁厚有利于改善铸造镁合金的耐蚀性，但是选择合理壁厚才能达到既提高耐蚀性又提高产量的目的。表面处理的影响表面状态对镁合金腐蚀有非常重要的影响，并且还与铁的含量有关系，可见湿砂处理的精细表面可以使腐蚀速度降低接近两倍。镁合金的冷加工，如拉伸和弯曲，对腐蚀速度没有明显度的影响。喷丸或者喷砂处理表面的耐蚀性能常常比较差，这并非冷加工效应所导致，而是因为表面嵌入了铁杂质。可以通过酸洗去掉0.001~0.005mm深度的这些杂质。若想彻底除掉杂质，最好采用氟化物处理。 镁及镁合金的氧化室温或者高于室温的干燥氯气、碘、溴和氟对镁合金几乎没有腐蚀。溴在低于沸点的时候，及时含有0.02%H2O其腐蚀性也不大。但是氯气中海油微量的水就会使镁合金产生剧烈腐蚀。镁和氧有很大的亲和力，镁和铝相似，但是其还原性更强，镁比

铝和氧的亲和力更大。在高温的时候镁在空气中极易发生氧化甚至燃烧，在高温下其氧化膜无保护性。镁和氧反应生成立方晶格的氧化镁，在氧中，前五到十分钟主要发生镁吸收氧反应，而吸氧速度迅速下降，一小时后几乎就停止了。在空气中镁的氧化速度比在氧气中的要低很多。温度在在四百到四百五十摄氏度的条件下，初始生成的氧化膜具有一定的保护性能。高于四百五十摄氏度的时候，由于生成氧化物体积小于被氧化金属的体积，则氧化膜失去了其保护性能。在高温的情况下，即使在干燥空气中镁也极易发生氧化。经过计算，硅、镁钙在高温四百摄氏度的时候都能被氧化，其中最容易被氧化的是钙，镁与氧的结合力大于硅，略低于钙。

铝合金的热处理工艺

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铝合金的热处理 铸造铝合金的金相组织比变形铝合金的金相组织粗大，因而在热处理时也有所不同。前者保温时间长，一般都在2h以上，而后者保温时间短，只要几十分钟。因为金属型铸件、低压铸造件 铸造铝合金的金相组织比变形铝合金的金相组织粗大，因而在热处理时也有所不同。前者保温时间长，一般都在2h以上，而后者保温时间短，只要几十分钟。因为金属型铸件、低压铸造件、差压铸造件是在比较大的冷却速度和压力下结晶凝固的，其结晶组织比石膏型、砂型铸造的铸件细很多，故其在热处理时的保温也短很多。铸造铝合金与变形铝合金的另一不同点是壁厚不均匀，有异形面或内通道等复杂结构外形，为保证热处理时不变形或开裂，有时还要设计专用夹具予以保护，并且淬火介质的温度也比变形铝合金高，故一般多采用人工时效来缩短热处理周期和提高铸件的性能。 一、热处理的目的 铝合金铸件热处理的目的是提高力学性能和耐腐蚀性能，稳定尺寸，改善切削加工和焊接等加工性能。因为许多铸态铝合金的机械性能不能满足使用要求，除Al-Si系的ZL102，Al-Mg系的ZL302和Al-Zn系的ZL401合金外，其余的铸造铝合金都要通过热处理来进一步提高铸件的机械性能和其它使用性能，具体有以下几个方面：1）消除由于铸件结构（如璧厚不均匀、转接处厚大）等原因使铸件在结晶凝固时因冷却速度不均匀所造成的内应力；2）提高合金的机械强度和硬度，改善金相组织，保证合金有一定的塑性和切削加工性能、焊接性能；3）稳定铸件的组织和尺寸，防止和消除高温相变而使体积发生变化；4）消除晶间和成分偏析，使组织均匀化。 二、热处理方法 1、退火处理

硅热法炼镁的节能和清洁能源解决方案示范文本

硅热法炼镁的节能和清洁能源解决方案示范文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月

硅热法炼镁的节能和清洁能源解决方案 示范文本 使用指引：此解决方案资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 20世纪90年代中期以来，为适应全球可持续发展的 要求，镁及镁合金的研发及应用进入高速增长期。在此期 间，凭借资源、能源和成本优势，中国镁工业发展强劲， 迅速控制了全球原镁的供应。据海关统计，20xx年中国镁 产品出口量29.8万t，约占全球总发货量的66.6％。 中国原镁产量的98％是经由硅热还原或称做Pidgeon Process的方法生产的，并被预测是未来中国最主要的金属 镁生产方式。有关专家担心，如果不能保证高质量和相对 稳定的原料供给，镁应用产业很可能出现整体萎缩。因 而，部署在中国各地镁厂的卧式皮江法还原装置，就是不 能不受到人们的强烈关注。这种生产设施具有工艺路线简

单，工艺参数较易调控的优点，然而也具有还原过程传质传热差，热效率低的明显弱点，从而限制了皮江法镁厂的生产规模。 1 皮江法炼镁的热化学 皮江法炼镁的热还原反应是在卧式原罐中进行的，总反应的化学计量方程由（1）式给出： 2MgO·2CaO+Si(Fe)→Ca2SiO4+2Mg+Fe （1） 反应式（1）的自由能函数ΔG与温度T的关系由式（2）给出： ΔG=115600+11.74TlogT-100.38T （2） 反应热ΔH与温度T的关系见（3）式： ΔH=115600-5.098T（3） 由（2）式可知此还原反应的临界温度Tc。若使反应（1）正向进行，反应温度必须大于临界值Tc，温度越高，或提高反应速度越显著，反应（1）就越能够进行到底。真

热平衡计算.(DOC)

2.热平衡计算 单位时间内熔体固化放出的热量等于冷却水所带走的热量 ⑴ 进入模腔的总热量 G i n Q in ???= （公式11-1） 式中： Q in ——进入模腔的总热量（/KJ h ） n ——每小时注射次数 i ?——塑料熔体进入模腔时（1max t ）及冷却结束时（1min t ）塑料热含之差（/KJ kg ）查图4-2-13 公式计算 1max 1min ()p E i C t t L ?=-+。（公式11-2） P C ——平均比热，查表4-2-4； E L ——潜热，查表4-2-4 （/kJ kg ）。 G ——每次注射量（kg ） ⑵模具散热量L R c out Q Q Q Q ++= （公式11-3） 1)对流散发走的热量 ()021t t F Q m c -??=α （公式11-4） 式中： C Q ——对流散发走的热量（/KJ h ） 1α——传热系数0211t t A m -=α （公式11-5） F ——模具表面积（2m ） 2m t —模具平均温度（℃）查表4-2-6 0t —室温（℃） '''F F F τ=+ （公式11-6） 'F 为模具四侧面积，''F 为模具对合面积； τ 为开模率() ' '' ''θθθθτ+-= （公式11-7） θ注射时间，'θ制件冷却时间，''θ注射周期 1360 4.1868(0.25) 300 A t =?++

当0<2m t <300℃时,由实验得: 2)制品所需冷却时间计算 冷却时间定义：从熔体充满型腔起，到可以开模取出制件止的这段时间。常以制件巳充分凝固，具 有一定强度和刚性为准，具体的标准为： (a)制件最厚部断面中心层温度冷却到该种塑料的热变温度以下所需的时间。 （b ）制件断面的平均温度，冷却到所要求的某一温度以下所要的时间： （c ）某些较厚的制品，断面中心部分尚未凝固，但有一定的壳层已经凝固，此时取出制品，可不产 生让大的变形，这段时间也可定为制件的冷却时间。 (d)结晶性塑料制件最厚部位断面的中心层温度，冷却到其熔点以下所需的时间。 2)制品所需冷却时间计算 ①可查表4-2-5确定 ②可理论计算 制件最厚部断面中心层温度冷却到热变温度以下所需的时间。 ?? ???????? ???='W w 22 --4ln k t T T T T S m ππθ （公式11-8） t--制品的壁厚，㎜ w T --模具温度，℃ 表4-2-6 m T --塑料熔体温度，℃ 表4-2-6 s T --塑件的热变形温度，℃ κ --塑料热扩散系数，㎜2 /s 表4-2-4 3)由辐射散发的热量 （公式11-9） 式中：R Q ——由辐射散发的热量（/KJ h ） 'F ——为模具四侧面积（2m ） ?? ????? ???? ??+-??? ??+?=4 42'R 100273100273Q t t F m ε

镁合金热处理简介

镁合金热处理 各位领导、同事们： 很荣幸能在这里和大家共同学习。感谢公司领导给予我的机会！ 我进入公司的这两年多时间，从事了镁合金熔炼、铸造、压力加工、热处理等方面的一些工作。今天，仅就自己在镁合金热处理方面工作、学习的部分收获及心得，与各位进行讨论。由于水平有限，错误与不当处在所难免，请各位不吝赐教。 固态金属（包括纯金属及合金）在温度和压力改变时，组织和结构会发生变化，统称为金属固态相变。金属中固态相变的类型很多，有的金属在不同的条件下会发生几种不同类型的转变。例如钢铁的奥氏体、铁素体转变。掌握金属固态相变规律及影响因素，采取措施控制相变过程，以获得预期组织，从而使其具有预期的性能。常用的措施包括特定的加热和冷却工艺，也就是热处理。钢铁的淬火，为的是快速冷却以保持其高温相，从而达到所需要的性能。 对于镁合金，常采用的热处理方式包括：均匀化退火（扩散退火）、固溶（淬火）（T4）、时效（T5）、固溶+时效（T6）、热水淬火+时效（T61）、去应力退火、完全退火等。这里做以下方面简要介绍： 1.均质化退火，其目的是消除铸件在凝固过程中形成的晶内偏析。那么，晶内偏析是如何形成的呢？这个，我们就需要了解结晶凝固过程，下图1为镁合金相图中最普通的Mg-Al相图： 以AZ61为例，从相图中我们可以看到，从液相线开始，熔体开始凝固，形核随着温度下降开始长大，在每一个温度点，液相和固相

图1 Mg-Al相图 成分分别对应于该温度时的液相线和固相线所对应的成分。造成了晶粒随温度下降而长大过程中的成分不均匀，也就是晶内偏析。均质化退火，主要作用就是将铸件加热到一定温度，使物质迁移作用明显，消除晶粒内浓度梯度。 对于固溶、时效等热处理手段，更确切的来说，是利用合金元素在基体中溶解度随温度变化这一属性。 2.固溶处理。基体不发生多型转变的合金系，室温平衡组织为α+β，α为基体固溶体，β为第二相。当合金加热到一定温度是，β相将溶于基体而得到单相α相固溶体，这就是固溶化。如果合金从该温度以足够大的速度冷却下来，合金元素的扩散和重新分配来不及进行，β相就不能形核和长大，α固溶体中就不可能析出β相，而且由于基体固溶体在冷却过程中不发生多型性转变，因此这时合金的室温

铝合金热处理原理及工艺

铝合金热处理原理及工艺 3.1铝合金热处理原理 铝合金铸件得热处理就是选用某一热处理规范，控制加热速度升到某一相应温度下保温一定时间以一定得速度冷却，改变其合金的组织，其主要目的是提高合金的力学性能，增强耐腐蚀性能，改善加工型能，获得尺寸的稳定性。 3.1.1铝合金热处理特点 众所周知，对于含碳量较高的钢，经淬火后立即获得很高的硬度，而塑性则很低。然而对铝合金并不然，铝合金刚淬火后，强度与硬度并不立即升高，至于塑性非但没有下降，反而有所上升。但这种淬火后的合金，放置一段时间（如4～6昼夜后），强度和硬度会显著提高，而塑性则明显降低。淬火后铝合金的强度、硬度随时间增长而显著提高的现象，称为时效。时效可以在常温下发生，称自然时效，也可以在高于室温的某一温度范围（如100～200℃）内发生，称人工时效。 3.1.2铝合金时效强化原理 铝合金的时效硬化是一个相当复杂的过程，它不仅决定于合金的组成、时效工艺，还取决于合金在生产过程中缩造成的缺陷，特别是空位、位错的数量和分布等。目前普遍认为时效硬化是溶质原子偏聚形成硬化区的结果。 铝合金在淬火加热时，合金中形成了空位，在淬火时，由于冷却快，这些空位来不及移出，便被“固定”在晶体内。这些在过饱和固溶体内的空位大多与溶质原子结合在一起。由于过饱和固溶体处于不稳定状态，必然向平衡状态转变，空位的存在，加速了溶质原子的扩散速度，因而加速了溶质原子的偏聚。 硬化区的大小和数量取决于淬火温度与淬火冷却速度。淬火温度越高，空位浓度越大，硬化区的数量也就越多，硬化区的尺寸减小。淬火冷却速度越大，固溶体内所固定的空位越多，有利于增加硬化区的数量，减小硬化区的尺寸。 沉淀硬化合金系的一个基本特征是随温度而变化的平衡固溶度，即随温度增加固溶度增加，大多数可热处理强化的的铝合金都符合这一条件。沉淀硬化所要求的溶解度－温度关系，可用铝铜系的Al－4Cu合金说明合金时效的组成和结构的变化。图3－1铝铜系富铝部分的二元相图，在548℃进行共晶转变L→α＋θ（Al2Cu）。铜在α相中的极限溶解度5.65％（548℃），随着温度的下降，固溶度急剧减小，室温下约为0.05％。 在时效热处理过程中，该合金组织有以下几个变化过程： 3.1.2.1 形成溶质原子偏聚区－G·P（Ⅰ）区 在新淬火状态的过饱和固溶体中，铜原子在铝晶格中的分布是任意的、无序的。时效初期，即时效温度低或时效时间短时，铜原子在铝基体上的某些晶面上聚集，形成溶质原子偏聚区，称G·P（Ⅰ）区。G·P（Ⅰ）区与基体α保持共格关系，这些聚合体构成了提高抗变形的共格应变区，故使合金的强度、硬度升高。 3.1.2.2 G·P区有序化－形成G·P（Ⅱ）区 随着时效温度升高或时效时间延长，铜原子继续偏聚并发生有序化，即形成G·P（Ⅱ）区。它与基体α仍保持共格关系，但尺寸较G·P（Ⅰ）区大。它可视为中间过渡相，常用θ”表示。它比G·P（Ⅰ）区周围的畸变更大，对位错运动的阻碍进一步增大，因此时效强化作用更大，θ”相析出阶段为合金达到最大强化的阶段。 3.1.2.3形成过渡相θ′ 随着时效过程的进一步发展，铜原子在G·P （Ⅱ）区继续偏聚，当铜原子与铝原子比为1：2时，形成过渡相θ′。由于θ′的点阵常数发生较大的变化，故当其形成时与基体共格关系开始破坏，即由完全共格变为局部共格，因此θ′相周围基体的共格畸变减弱，对位错运动的阻碍作用亦减小，表现在合金性能上硬度开始下降。由此可见，共格畸变的存在是造成合金时效强化的重要因素。 3.1.2.4 形成稳定的θ相 过渡相从铝基固溶体中完全脱溶，形成与基体有明显界面的独立的稳定相Al2Cu，称为θ相此时θ相与基体的共格关系完全破坏，并有自己独立的晶格，其畸变也随之消失，并随时效温度的提高或时间的延长，θ相的质点聚集长大，合金的强度、硬度进一步下降，合金就软化并称为“过时效”。θ相聚集长大而变得粗大。 铝－铜二元合金的时效原理及其一般规律对于其他工业铝合金也适用。但合金的种类不同，形成的G·P区、过渡相以及最后析出的稳定性各不相同，时效强化效果也不一样。几种常见铝合金系的时效过程及其析出的稳定相列于表3－1。从表中可以看到，不同合金系时效过程亦不完全都经历了上述四个阶段，有的合金不经过G·P（Ⅱ）区，直接形成过渡相。就是同一合金因时效的温度和时

铝硅合金热法炼镁的理论分析

镁冶炼 铝硅合金热法炼镁的理论分析 姚广春　张晓明　郭清富　张东峰　柳晓梅 (东北大学　辽宁沈阳　110006) 摘要:为了降低热法炼镁的生产成本,提高生产效率,本文讨论了用电热法生产的粗铝硅合金作为还原剂的热法炼镁的可行性。通过对用铝、硅还原镁的热力学计算,分析了降低还原温度的可能性,同时还进行了铝硅合金和硅铁还原剂的理论单耗计算分析。分析结果表明,用铝硅合金为还原剂的热法炼镁是可行的。关键词:铝硅合金　热法炼镁　还原剂 我国的热法炼镁厂都是采用以白云石为原料、硅铁为还原剂、燃烧原煤加热的皮江法炼镁技术。由于硅铁的还原反应活性低,还原反应温度达到1180℃左右。反应温度高使反应罐使用寿命降低,一般反应罐使用寿命为3～6个月,有的厂甚至平均寿命仅为3个月左右。反应罐的费用在生产成本中占很大的比例,反应罐使用寿命低使镁的生产成本明显增高。此外,硅铁还原反应活性低还导致单罐次反应时间长,一般为8小时左右,这也使镁的生产成本增高。 为了降低还原反应温度,延长反应罐的使用寿命,提高反应速度,降低生产成本,我们研究了用电热法生产的粗铝硅合金作为还原剂的热法炼镁的可行生。通过对铝、硅还原氧化镁的热力学计算,分析了降低还原反应温度的可行性。讨论了以铝硅合金与硅铁作还原剂时的动力学因素,分析了提高还原速率的可能性。此外,还计算分析了铝硅合金与硅铁作还原剂时的理论单耗。 根据理论分析结果,我们用电热法生产的铝硅合金(含铝4415%)作为还原剂,进行了热法炼镁的试验,并与用硅铁(含硅75%)作为还原剂时做对比,试验结果将在后续文中报道。 1　用铝、硅还原金属镁的热力学分 析 热还原法炼镁是在高温下,利用还原剂将镁从化合物中还原出来。用金属作还原剂,如果以Me 表示,则还原过程的基本反应为: mMgO +nMe =mMg +Me n O m 从热力学角度讲,要将镁从氧化镁中还原出来,还原剂对氧的亲和力必须大于镁对氧的亲和力,即,还原剂的氧化物Me n O m 比MgO 有更高的化学稳定性。 氧化物的化学稳定性是用标准吉布斯自由能变化△G °量度的,△G °负值越大的氧化物越稳定。 1.1　硅热法还原金属镁的热力学分析 硅热法还原金属镁的基本反应为:Si (s )+2MgO (s )=2Mg (g )+SiO 2(s ) ⑴镁与氧气的反应为:2Mg (g )+O 2=2MgO (s ) ⑵ △G o 2=-1465400+411198T (1376～3125K ) 硅与氧气的反应为:Si (s )+O 2=SiO 2(s ) ⑶ ? 24? 轻　金　属 1998年№3

回转窑系统热平衡计算

回转窑系统热平衡计算 1 热平衡计算基准、范围及原始数据 1.1 热平衡计算基准 物料基准：一般以1kg 熟料为基准； 温度基准：一般以0℃为基准； 1.2 热平衡范围 热平衡范围必须根据回转窑系统的设计或热工测定的目的、要求来确定。在回转窑系统设计时，其平衡范围，可以回转窑、回转窑加窑尾预热分解系统、或再加冷却机和煤磨作平衡范围。范围选得大，则进出口物料、气体温度较低，数据易测定或取得，但往往需要的数据较多，计算也烦琐。因此一般选回转窑加窑尾预热分解系统作为平衡范围。 1.3 原始数据 根据确定的计算基准和平衡范围，取得必要的原始数据，这是一项非常重要的工作。计算结果是否符合实际情况，主要取决于所选用的数据是否合理。对新设计窑或改造窑来说，主要是根据同类型窑的生产资料，结合工厂具体条件和我国实际情况、合理地确定各种参数；对于生产窑来说，主要通过热工测定取得实际生产中各种参数。若以窑加窑尾预热系统为平衡范围，一般要取得如下原始数据：生料用量、化学组成、水分、入窑温度；燃料成分、工业分析和入窑温度；一、二次空气的比例和温度；空气过剩系数、漏风系数；废气温度；飞灰量、灰温度及烧失量；收尘器收尘效率；窑体散热损失；熟料形成热等等。熟料形成热可根据熟料形成过程中的各项物理化学热效应求得，也可用经验公式计算或直接选定。 2 物料平衡与热量平衡 计算方法与步骤说明于下： 窑型：悬浮预热器窑 基准：1kg 熟料；0℃ 平衡范围：窑+预热器系统 根据确定的平衡范围，绘制物料平衡图和热量平衡图，如图1和图2所示。 图1 物料平衡图 图2 热量平衡图

2.1 物料平衡计算 2.1.1 收入项目 （1）燃料消耗量 m r （kg/kg 熟料） 设计新窑或技术改造时，m r 是未知量，通过热平衡方程求得，已生产的窑，通过热工测定得到。 （2）入预热器物料量 ① 干生料理论消耗量 s ar r gsL 100100L a A m m --= 式中，m gsL —干生料理论消耗量，kg/kg 熟料；A ar —燃料收到基灰分含量，%；a —燃料灰分掺入熟料中的量，%；L s —生料的烧失量，%。 ② 入窑回灰量和飞损量 ηfh y h m m = )1(fh Fh η-=m m 式中，m yh —入窑回灰量，kg/kg 熟料；m fh —出预热器飞灰量，kg/kg 熟料；m Fh —出收尘器飞灰损失量，kg/kg 熟料；η—收尘器、增湿塔综合收尘效率，%。 ③ 考虑飞损后干生料实际消耗量 s fh Fh gsL gs 100100L L m m m --? += 式中，m gs —考虑飞损后干生料实际消耗量，kg/kg 熟料；L fh —飞灰烧失量，%。 ④ 考虑飞损后生料实际消耗量 s gs s 100100 W m m -? = 式中，m s —考虑飞损后生料实际消耗量，kg/kg 熟料；W s —生料中水分含量，%。 ⑤ 入预热器物料量 y h s m m +=入预热器物料量（kg/kg 熟料） （3）入窑系统空气量 ① 燃料燃烧理论空气量 )O 0.033(S 0.267H 0.089C ar ar ar ar LK -++='V LK LK 293.1V m '='

常用铝合金及其热处理工艺

龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/708572563.html, 常用铝合金及其热处理工艺 作者：杨金刚 来源：《科学与财富》2016年第18期 摘要：铝合金具有很先进的工艺性，同时还具有很好的焊接功能，热处理能够改变金属和合金的性能，一般的铝合金都要通过热处理来提高机械性能和其他性能。热处理工艺有着十分重要的意义。在制造零件过程中应用可以使产品的质量提高，使产品的成品降低。同时，使用热处理工艺可以提高耐腐蚀性，增加稳定性，还可以改善焊接加工的性能，铝合金及其热处理工艺在工业上拥有广泛的应用，尤其是在汽车工业上。汽车牌号就应用了铝合金的热处理工艺。 关键词：铝合金；热处理；处理工艺 0 引言 常用铝合金的使用使汽车工业逐渐被重视起来，汽车产业的发展也会带动经济的发展。由于当前我国国民经济的增长，人民甚生活水平的提高，越来越多的人拥有汽车，因而导致环境的污染。为了减少环境的污染就需要我们就需要降低能耗，节约有限的资源。使汽车的重量变轻就可以节约能耗量、节约资源，所以“使汽车变轻”就变得非常重要。因为铝合金有减重和可回收的性能，所以汽车运用铝合金会带来很高的经济效益。所以，开发铝合金结构代替传统的钢结构就显得十分有必要了。 1 铝及铝合金材料的特点及应用 1.1铝及铝合金 铝是一种轻金属物体，银白色，密度比较小而且比较软。铝具有较好的导电性，但却不如银、铜的导电性，而且铝也具有很好的导光性。铝在自然中储存较多，由于铝硬度较高，抗腐蚀能力强，在工业生产中应用范围较广。然而它仍有自身的缺陷，因此应用不及铝合金。铝合金具有比铝更好的性能。铝合金是在铝的基础上加上一些合金元素，铝合金比较容易加工，具有持久性，有很广泛的应用，铝合金能够用来装饰，而且具有很好的效果。门窗的制作也使用了铝合金，可以对门窗进行装饰，达到美观的效果。铝合金具有隔热效果，所以铝合金可以作为隔热材料使用。铝合金中虽然有合金的成分，但是它仍然比较轻，在许多工业中有广泛的应用，特别是在汽车产业中。在汽车工业中应用铝合金可以减轻汽车的重量，是汽车变轻，提高汽车的机械能，减轻耗油量，节约资源，同时还能达到保护环境的效果。 1.2铝合金的特点及应用 铝合金具有质轻、密度小、耐腐蚀、美观等特点，同时铝合金还可回收、可表面处理，这些在汽车工业中有广泛应用。铝合金具有很高的强度，有的强度甚至高于钢。铝合金广泛的应

液压系统的设计计算

液压系统的设计计算2 题目：一台加工铸铁变速箱箱体的多轴钻孔组合机床，动力滑台的动作顺序为快速趋进工件→Ⅰ工进→Ⅱ工进→加工结束块退→原位停止。滑台移动部件的总重量为5000N ，加减速时间为0.2S 。采用平导轨，静摩擦系数为0.2，动摩擦系数为0.1。快进行程为200MM ，快进与快退速度相等均为min /5.3m 。Ⅰ工进行程为100mm ，工进速度为min /100~80mm ，轴向工作负载为1400N 。Ⅱ工进行程为0.5mm ，工进速度为min /50~30mm ，轴向工作负载为800N 。工作性能要求运动平稳，试设计动力滑台的液压系统。 解： 一 工况分析 工作循环各阶段外载荷与运动时间的计算结果列于表1 液压缸的速度、负载循环图见图1

二 液压缸主要参数的确定 采用大、小腔活塞面积相差一倍（即A 1=2A 2）单杆式液压缸差动联接来达到快 速进退速度相等的目的。为了使工作运动平稳，采用回油路节流调速阀调速回路。液压缸主要参数的计算结果见表2。 按最低公进速度验算液压缸尺寸 故能达到所需低速 2 7.163 1005.06.253 min min 2 2cm v Q cm A =?=>= 三 液压缸压力与流量的确定

因为退时的管道压力损失比快进时大，故只需对工进与快退两个阶段进行计算。计算结果见表3 四液压系统原理图的拟定 (一)选择液压回路 1.调速回路与油压源 前已确定采用回油路节流调速阀调速回路。为了减少溢流损失与简化油路，故采用限压式变量叶片泵 2.快速运动回路 采用液压缸差动联接与变量泵输出最大流量来实现 3.速度换接回路 用两个调速阀串联来联接二次工进速度，以防止工作台前冲(二)组成液压系统图（见图2）

镁合金热处理工艺及研究现状

镁合金热处理工艺及研究现状 摘要：镁合金具有较高的比刚度、比强度、良好的电磁屏蔽性、减振性能和散热性能，是最轻的结构金属材料之一，在航空航天领域具有广泛的应用前景。本文综述了镁合金热处理工艺及其研究现状。 关键词：镁合金热处理研究现状 多数镁合金都可通过热处理来改善或调整材料的力学性能和加工性能。镁合金能否通过热处理强化完全取决于合金元素的固溶度是否随温度变化。当合金元素的固溶度随温度变化时，镁合金可以进行热处理强化。镁合金的常规热处理工艺分为退火和固溶时效两大类。 镁合金热处理强化的特点是：合金元素的扩散和合金相的分解过程极其缓慢，因此固溶和时效处理时需要保持较长的时间。另外，镁合金在加热炉中应保持中性气氛或通入保护气体以防燃烧。 一、退火 退火可以显著降低镁合金制品的抗拉强度并增加其塑性，对某些后续加工有利。变形镁合金根据使用要求和合金性质，可采用高温完全退火（O）和低温去应力退火（T2）。 完全退火可以消除镁合金在塑性变形过程中产生的加工硬化效应，恢复和提高其塑性，以便进行后续变形加工。完全退火时一般会发生再结晶和晶粒长大，所以温度不能过高，时间不能太长。当镁合金含稀土时，其再结晶温度升高。AM60、AZ31、AZ61、AZ60 合金经热轧或热挤压退火后组织得到改善。去应力退火既可以减小或消除变形镁合金制品在冷热加工、成形、校正和焊接过程中产生的残余应力，也可以消除铸件或铸锭中的残余应力。 二、固溶和时效 1、固溶处理 要获得时效强化的有利条件，前提是有一个过饱和固溶体。先加热到单相固溶体相区内的适当温度，保温适当时间，使原组织中的合金元素完全溶入基体金属中，形成过饱和固溶体，这个过程就称为固溶热处理。由于合金元素和基体元素的原子半径和弹性模量的差异，使基体产生点阵畸变。由此产生的应力场将阻碍位错运动，从而使基体得到强化。固溶后屈服强度的增加将与加入溶质元素的浓度成二分之一次方比。 根据Hmue-Rothery规则，如果溶剂与溶质原子的半径之差超过14%～15%，该种溶剂在此种溶质中的固溶度不会很大。而Mg的原子直径为3.2nm，则Li，Al，Ti，Cr，Zn，Ge，Yt，Zr，Nb，Mo，Pd，Ti，Pb，Bi等元素可能在Mg中会有显著的固溶度。另外，若给定元素与Mg的负电性相差很大，例如当Gordy定义的负电性值相差0.4以上（即∣xMg－x∣>0.4）时，也不可能有显著的固溶度。因为此时Mg和该元素易形成稳定的化合物，而非固溶体。 2、人工时效 沉淀强化是镁合金强化(尤指室温强度)的一个重要机制。在合金中，当合金元素的固溶度随着温度的下降而减少时，便可能产生时效强化。将具有这种特征的合金在高温下进行固溶处理，得到不稳定的过饱和固溶体，然后在较低的温度下进行时效处理，即可产生弥散的沉淀相。滑动位错与沉淀相相互作用，使屈服强度提高，镁合金得到强化： Tyield=(2aGb)/L+τ a （1） 式中Tyield为沉淀强化合金的屈服强度；τa为没有沉淀的基体的屈服强度；(2aGb/L)为在沉淀之间弯出位错所需的应力。 由于具有较低的扩散激活能，绝大多数镁合金对自然时效不敏感，淬火后能在室温下长期保持淬火状态。部分镁合金经过铸造或加工成形后不进行固溶处理而是直接进行人工时效。这种工艺很简单，可以消除工件的应力，略微提高其抗拉强度。对Mg-Zn系合金就常在热变

航空航天镁及镁合金应用

“航空航天、交通运输用高强镁合金加工材”类中，关键领域“航空航天”此方向下，具体产品（技术）名称中3类铸件锻件、挤压变形材、板带材，我公司是否有能力按照“产品（技术）要求”进行生产，并按照产品（技术）要求中的指标能生产的具体产品名称或方向各是哪些。 一．镁合金锻件运用领域 在大多数工程应用中，通常要求零件拉伸性能具有各向同性。因此，必须对镁合金铸锭坯进行不同方向的镦粗。使用三轴锻造可以控制镁合金三个方向上的镦粗过程，能有效避免各向异性。采用上述工艺可制备出的镁合金锻件，已成功地应用于航空、汽车等工业领域。比如，直升机及赛车发动机用镁合金锻件、直升机用镁合金锻件、箱罩用镁合金锻件，镁合金轮毂这些部件能承受极高的静态和动态交变载荷，并长期服役高温环境中。 二．锻造用典型镁合金 1.几种常用变形镁合金牌号和机械性能及其在航空领域的应用

锻造常用镁合金是Mg-Al-Zn、Mg-Zn-Zr和Mg-Mn 系，其他的还有Mg-Th、Mg -Re -Zn -Zr 和Mg-Al-Li 系等。 Mg-Al-Zn系合金一般属于中等强度、塑性较高的变形材料。按照ASTM标准，该系中常用的镁合金有AZ31B、AZ61A、AZ80A，我国与此相当的牌号分别是MB2、MB5、MB7。但是，Mg-A1-Zn系合金铸锭的实际晶粒尺寸不适于铸造后直接锻造，因此锻造前有必要对铸锭进行预挤压，以获得合乎要求的细晶组织，提高合金的可锻性。早在上世纪90年代李相容基于MB2制订出了镁合金的合理锻造工艺规范，随后国内很少有利用该系镁合金研制或生产镁锻件的报道。据悉俄罗斯已拥有用成套镁合金熔炼锻造生产线专利及专有技术，进行MA2—1(相当于我国牌号的MB3)镁合金锻造汽车轮毂和摩托车轮毂生产。 MB2是Mg-Al-Zn系不可热处理强化的变形镁合金。合金在室温下工艺塑性差，高温时塑性好，因此合金的压力加工工序必须在加热状态下进行。合金的切削加工性能、焊接性能良好，应力腐蚀倾向小，耐蚀性能较好。该合金可加工成形状复杂的锻件和模锻件，