發(fā)布時(shí)間：2020-03-29 23:48

【摘要】：本文主要根據(jù)鋁熔體中雜氣關(guān)系的分子動(dòng)力學(xué)模擬與試驗(yàn)研究,以及熔劑與鋁熔體中氧化鋁及與鋁熔體的潤濕行為的分子動(dòng)力學(xué)模擬和廢鋁屑在熔劑中熔化過程的聚集試驗(yàn),結(jié)合熔劑相圖分析以及排雜熔劑的設(shè)計(jì)要求,設(shè)計(jì)出適用于廢鋁再生的排雜凈化熔劑,應(yīng)用于A356鋁合金熔體的排雜凈化處理。主要研究結(jié)果如下:(1)對(duì)鋁熔體中的雜氣關(guān)系的分子動(dòng)力學(xué)模擬表明,鋁熔體中A1203含量和溫度對(duì)氫擴(kuò)散行為的影響顯著。鋁熔體中A1203含量和溫度共同影響了鋁熔體中原子的有序排列和空位的形成,進(jìn)而影響氫的聚集與擴(kuò)散行為。在一定范圍內(nèi),鋁熔體中A1203含量越高,H-H的RDF曲線第一峰對(duì)應(yīng)的極值越大,配位數(shù)越大,氫的聚集程度越高。鋁熔體中溫度越高,氫的擴(kuò)散速率不斷增大,H-H的RDF曲線第一峰對(duì)應(yīng)的極值不斷減小,配位數(shù)也不斷減小,氫的聚集程度越小�？瘴灰环矫嬖黾託湓阡X熔體中的擴(kuò)散通道,一方面對(duì)氫具有束縛作用,因此空位對(duì)氫的擴(kuò)散行為的影響是這兩個(gè)因素相互作用的結(jié)果。分子動(dòng)力學(xué)模擬所形成的空位可認(rèn)為類似于Al2O3空間結(jié)構(gòu)中的“窗”結(jié)構(gòu),成為吸附氫,阻礙氫擴(kuò)散的原因,并使之成為氫氣孔形核的基底。(2)雜氣關(guān)系試驗(yàn)結(jié)果表明,隨A356鋁合金熔體中A356鋁屑加入量的增加,凝固樣孔隙率增大,氧化夾雜物含量增加,試樣抗拉強(qiáng)度度降低,且在試樣金相形貌及斷口形貌中發(fā)現(xiàn)氣孔周圍存在著氧化夾雜物,進(jìn)一步表明了氣孔是依附于雜上形成的,鋁熔體中雜氣是相互依存和作用的。這與鋁熔體中雜氣關(guān)系的分子動(dòng)力學(xué)模擬結(jié)果是相吻合的。(3)在本課題組前期試驗(yàn)研究結(jié)果基礎(chǔ)上,選擇了(CaF2+AlF3+Na3AlF6)共晶成分為輔助組元,并以等摩爾NaCl+KCl為基礎(chǔ)組元,采用分子動(dòng)力學(xué)模擬分析不同輔助組元含量下熔劑與鋁熔體中氧化鋁及鋁熔體的潤濕行為。熔劑與鋁熔體中氧化鋁及與鋁熔體的分子動(dòng)力學(xué)模擬結(jié)果表明,15%(CaF2+AlF3+Na3AlF6)共晶成分作為輔助組元的熔劑,相比于單一氟化物作為輔助組元的熔劑,其與鋁熔體中氧化鋁的潤濕性最好,且與鋁熔體的潤濕性較差。A356廢鋁屑在熔劑中熔化過程的聚集試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步表明,15%(CaF2+AlF3+Na3AlF6)共晶成分作為輔助組元的熔劑溶解A356廢鋁屑表面氧化膜的能力最強(qiáng)。(4)本文設(shè)計(jì)出等摩爾NaCl+KCl熔劑、等摩爾NaCl+KCl(85%)+CaF2(15%)熔劑、等摩爾NaCl+KCl(85%)+AlF3(15%)熔劑、等摩爾NaCl+KCl(85%)+Na3AlF6(15%)熔劑以及等摩爾NaCl+KCl(85%)+Na3AlF6(7.8%)+AlF3(5.7%)+CaF2(1.5%)熔劑,應(yīng)用于A356鋁合金熔體的排雜凈化試驗(yàn)。排雜熔劑凈化試驗(yàn)結(jié)果表明,等摩爾NaCl+KCl(85%)+Na3AlF6(7.8%)+AlF3(5.7%)+CaF2(1.5%)熔劑排雜凈化效果最好,除氣率到達(dá)86.59%,排雜率達(dá)到86.42%,抗拉強(qiáng)度達(dá)到183.5MPa,相比未經(jīng)熔劑處理的試樣,抗拉強(qiáng)度提高了27.79%。這是因?yàn)橄啾绕渌烹s熔劑,等摩爾NaCl+KCl(85%)+Na3AlF6(7.8%)+AlF3(5.7%)+CaF2(1.5%)熔劑與鋁熔體中氧化鋁潤濕性最好,溶解氧化鋁的能力更強(qiáng),因此在A356鋁合金熔體凈化過程中,能夠有效吸附并溶解鋁熔體中氧化鋁,獲得較為純凈的鋁合金熔體。由此表明分子動(dòng)力學(xué)模擬結(jié)果對(duì)排雜熔劑的設(shè)計(jì)意義重大。
【圖文】：

１．３鋁熔體凈化處理技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)逡逑１．３．１鋁熔體凈化處理技術(shù)的現(xiàn)狀分析逡逑鋁熔體凈化技術(shù)按凈化原理可分為吸附法和非吸附法，如圖１－２所示。逡逑１－靜置法逡逑「非吸附}－電ｆ法逡逑起聲波法逡逑Ｌ真空法逡逑按凈化原，邐廠逡逑理分＂１邐過濾法邐「奶１１逡逑ＡＬＣＯＡ邋５０３逡逑Ｊ熔劑法「}貝擔(dān)頵棋義希簴苣體澹粒蹋校眨義義希椋牽桑疲渝義細(xì)∮畏ㄒ還潭ù燈恚椋睿翦義隙囁狀燈�；ＤＭ＞捔x希倘奐僚縞洌擼櫻桑牽停鈴義賢跡保猜寥厶寰換際酰ò叢矸擲啵╁義希插義，

本文編號(hào)：2606690