高硅鋁合金電磁分離的傳熱特性及其影響的研究
發(fā)布時間：2021-08-12 09:51
電熱還原法是現(xiàn)今制備鋁硅合金的主要方法,但由于電熱還原產(chǎn)出的一次鋁硅合金中硅的含量過高無法直接應用于工業(yè)鑄造,需要對一次鋁硅合金進行純鋁摻兌稀釋。而純鋁制備過程能耗巨大,使得電熱還原法原料成本增加,同時延長了工藝流程。針對一次鋁硅合金硅含量過高的問題,應用電磁定向凝固技術將高硅鋁硅合金（≥25wt.%Si）中的硅分離出來,一方面降低了高硅鋁硅合金中的硅含量,另一方面被分離出來的硅中雜質(zhì)含量較低,是光伏產(chǎn)業(yè)中生產(chǎn)太陽能級硅的優(yōu)質(zhì)原材料。電磁定向凝固技術還可以達到細化合金晶粒、改善合金品質(zhì)的作用,因此有希望作為電熱還原法工藝優(yōu)化技術得到廣泛應用。本文根據(jù)高硅鋁硅合金電磁定向凝固分離模型,對分離Al-45wt.%Si高硅鋁硅合金過程中的工藝參數(shù):電流頻率、保溫溫度、下拉速度進行優(yōu)化。通過電子探針（EPMA）檢測結(jié)果計算出不同條件下分離后的剩余合金中的硅鋁質(zhì)量分數(shù)比RS i/Al（Si/Al ratio）,定量化的表示出不同參數(shù)對高硅鋁硅合金分離效果的影響。結(jié)果表明,以3k Hz電流實施電磁攪拌可以使Al-45wt.%Si合金分離后的剩余合金部分Si相的分布更加均勻,初晶...
【文章來源】：昆明理工大學云南省
【文章頁數(shù)】：87 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
電解鋁工藝流程圖
氧化鋁產(chǎn)業(yè)14 年，全球氧化鋁產(chǎn)量 1.07 億噸，其產(chǎn)能利用率達 79%。圖 1.2 幾年的產(chǎn)量變化情況，由圖中可以看出盡管氧化鋁產(chǎn)量在 2009 年出呈穩(wěn)定上漲趨勢。而世界氧化鋁產(chǎn)量集中在亞太地區(qū)（69%）；經(jīng)濟洲和歐亞地區(qū)則相對較少，僅占世界氧化鋁產(chǎn)量的 11%左右。
不同牌號的鋁硅合金用途迥異。鋁硅合金擁有不同牌號鋁硅合金中的硅含量不同。由鋁硅二元系相圖（圖下為 α 和 β 兩相：α 相為 Si 在 Al 相中的固溶體，常溫下似于純鋁相，當溫度達到 577℃時，該溶解度達到最大值 1 Si 相的固溶體，由于 Al 在 Si 中的溶解度極低，β 相可以視5% ~ 12.6%時，合金隨溫度下降先析出 α 相，當溫度下降，熔體會析出（α+β）鋁硅合金共晶體。硅含量高于 12.6%析出 β 相，當溫度降低至 577℃時，析出（α+β）鋁硅合金出現(xiàn)的初晶母相成為初晶硅。油泵殼體可用金屬型鑄造、在較高溫度下承受重大載荷的零件有較高的高溫強度和低膨脹系數(shù)的發(fā)動機活塞汽車發(fā)動機活塞及其在高溫下工作的零件
【參考文獻】：
期刊論文
[1]電磁分離高硅鋁硅合金制備低硅鋁硅合金[J]. 張玉峰,呂國強,馬文會,雷云,何云飛,謝廣杰. 過程工程學報. 2018(03)
[2]新政策下中國鋁工業(yè)的發(fā)展[J]. 姜玉敬. 輕金屬. 2017(11)
[3]淺談鋁電解節(jié)能及環(huán)保措施[J]. 李鴻. 低碳世界. 2017(26)
[4]流變壓鑄工藝參數(shù)對過共晶Al-30%Si合金顯微組織和力學性能的影響（英文）[J]. 鄭志凱,吉永健,毛衛(wèi)民,岳銳,劉志勇. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2017(06)
[5]Influence of strontium and lanthanum simultaneous addition on microstructure and mechanical properties of the secondary Al-Si-Cu-Fe alloy[J]. 唐鵬,李文芳,趙艷君,王康,李偉洲,詹鋒. Journal of Rare Earths. 2017(05)
[6]等通道轉(zhuǎn)角擠壓對鋁硅合金的硅形態(tài)及力學性能的影響[J]. 鄭宇希,馬愛斌,江靜華,宋丹. 中國有色金屬學報. 2016(12)
[7]我國電解鋁工業(yè)現(xiàn)狀[J]. 安鵬宇. 輕金屬. 2016(09)
[8]世界鋁工業(yè)概述[J]. 魏星. 輕金屬. 2016(01)
[9]Al-Si合金熔析結(jié)晶過程中界面穩(wěn)定性與硅晶體生長的控制[J]. 陳杭,王志,池汝安,靖青秀,孫麗媛,杜冰. 過程工程學報. 2015(03)
[10]冶金法制備太陽能級多晶硅技術進展[J]. 謝永龍,盛之林,范占軍. 材料導報. 2015(S1)
博士論文
[1]電磁定向結(jié)晶從過共晶鋁硅合金中富集初晶硅及提純硅的研究[D]. 余文軸.昆明理工大學 2014
[2]由電熱法生產(chǎn)的一次鋁硅合金制取鑄造用鋁硅合金的研究[D]. 尤晶.東北大學 2008
碩士論文
[1]高硅鋁合金電磁分離過程的傳輸特性研究[D]. 陳道通.昆明理工大學 2016
[2]過共晶鋁硅合金熔體電磁定向凝固過程分離硅相的研究[D]. 薛海洋.昆明理工大學 2015
[3]亞共晶鋁硅合金變質(zhì)效果熱分析研究[D]. 熊紅玲.華中科技大學 2007
本文編號：3338093
【文章來源】：昆明理工大學云南省
【文章頁數(shù)】：87 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
電解鋁工藝流程圖
氧化鋁產(chǎn)業(yè)14 年，全球氧化鋁產(chǎn)量 1.07 億噸，其產(chǎn)能利用率達 79%。圖 1.2 幾年的產(chǎn)量變化情況，由圖中可以看出盡管氧化鋁產(chǎn)量在 2009 年出呈穩(wěn)定上漲趨勢。而世界氧化鋁產(chǎn)量集中在亞太地區(qū)（69%）；經(jīng)濟洲和歐亞地區(qū)則相對較少，僅占世界氧化鋁產(chǎn)量的 11%左右。
不同牌號的鋁硅合金用途迥異。鋁硅合金擁有不同牌號鋁硅合金中的硅含量不同。由鋁硅二元系相圖（圖下為 α 和 β 兩相：α 相為 Si 在 Al 相中的固溶體，常溫下似于純鋁相，當溫度達到 577℃時，該溶解度達到最大值 1 Si 相的固溶體，由于 Al 在 Si 中的溶解度極低，β 相可以視5% ~ 12.6%時，合金隨溫度下降先析出 α 相，當溫度下降，熔體會析出（α+β）鋁硅合金共晶體。硅含量高于 12.6%析出 β 相，當溫度降低至 577℃時，析出（α+β）鋁硅合金出現(xiàn)的初晶母相成為初晶硅。油泵殼體可用金屬型鑄造、在較高溫度下承受重大載荷的零件有較高的高溫強度和低膨脹系數(shù)的發(fā)動機活塞汽車發(fā)動機活塞及其在高溫下工作的零件
【參考文獻】：
期刊論文
[1]電磁分離高硅鋁硅合金制備低硅鋁硅合金[J]. 張玉峰,呂國強,馬文會,雷云,何云飛,謝廣杰. 過程工程學報. 2018(03)
[2]新政策下中國鋁工業(yè)的發(fā)展[J]. 姜玉敬. 輕金屬. 2017(11)
[3]淺談鋁電解節(jié)能及環(huán)保措施[J]. 李鴻. 低碳世界. 2017(26)
[4]流變壓鑄工藝參數(shù)對過共晶Al-30%Si合金顯微組織和力學性能的影響（英文）[J]. 鄭志凱,吉永健,毛衛(wèi)民,岳銳,劉志勇. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2017(06)
[5]Influence of strontium and lanthanum simultaneous addition on microstructure and mechanical properties of the secondary Al-Si-Cu-Fe alloy[J]. 唐鵬,李文芳,趙艷君,王康,李偉洲,詹鋒. Journal of Rare Earths. 2017(05)
[6]等通道轉(zhuǎn)角擠壓對鋁硅合金的硅形態(tài)及力學性能的影響[J]. 鄭宇希,馬愛斌,江靜華,宋丹. 中國有色金屬學報. 2016(12)
[7]我國電解鋁工業(yè)現(xiàn)狀[J]. 安鵬宇. 輕金屬. 2016(09)
[8]世界鋁工業(yè)概述[J]. 魏星. 輕金屬. 2016(01)
[9]Al-Si合金熔析結(jié)晶過程中界面穩(wěn)定性與硅晶體生長的控制[J]. 陳杭,王志,池汝安,靖青秀,孫麗媛,杜冰. 過程工程學報. 2015(03)
[10]冶金法制備太陽能級多晶硅技術進展[J]. 謝永龍,盛之林,范占軍. 材料導報. 2015(S1)
博士論文
[1]電磁定向結(jié)晶從過共晶鋁硅合金中富集初晶硅及提純硅的研究[D]. 余文軸.昆明理工大學 2014
[2]由電熱法生產(chǎn)的一次鋁硅合金制取鑄造用鋁硅合金的研究[D]. 尤晶.東北大學 2008
碩士論文
[1]高硅鋁合金電磁分離過程的傳輸特性研究[D]. 陳道通.昆明理工大學 2016
[2]過共晶鋁硅合金熔體電磁定向凝固過程分離硅相的研究[D]. 薛海洋.昆明理工大學 2015
[3]亞共晶鋁硅合金變質(zhì)效果熱分析研究[D]. 熊紅玲.華中科技大學 2007
本文編號：3338093
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