本文關(guān)鍵詞：富鐵相在鎂合金熔體中的沉淀行為與演變機(jī)制研究

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【摘要】：鋁及鋁合金中的雜質(zhì)Fe元素對(duì)材料性能危害極大,且難以高效率、低成本地去除,這很大程度上限制了鋁資源的循環(huán)再生,造成了極大的浪費(fèi)。目前的除鐵方法,如過(guò)濾、離心、電磁等在實(shí)際生產(chǎn)中均有一定的應(yīng)用局限性。有鑒于此,本文提出了一種高含F(xiàn)e量Al-Si合金鐵鋁分離及再生的新方法。首先,將Al-Si-Fe合金加入到純鎂熔體中,利用自然沉降法把密度較大、熔點(diǎn)較高的富鐵相沉淀到熔體底部；然后,將含F(xiàn)e量極少的Mg-Al-Si合金與富鐵沉淀層分離,實(shí)現(xiàn)了利用鎂熔體來(lái)除鐵的目的。本文研究了不同工藝條件下鎂合金中富鐵相的相組成、組織形貌和沉淀規(guī)律,揭示了富鐵相在鎂熔體中凝固過(guò)程中的析出行為與演變機(jī)制,基于動(dòng)力學(xué)與XRD半定量物相分析建立了富鐵顆粒自然沉降模型,基于Pandat軟件的熱力學(xué)分析模擬了Mg-Al-Si-Fe四元合金的凝固路徑及相關(guān)相圖。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下：(1)研究了將高含F(xiàn)e量Al-Si合金加入到鎂熔體中的Al-Fe分離規(guī)律。當(dāng)Al-14Si-4Fe合金的添加量為4wt.%時(shí),在適當(dāng)?shù)墓に嚄l件下,合金底部可以生成體積分?jǐn)?shù)約為2.0%的富鐵沉淀層,上部為含F(xiàn)e量極少的Mg-Al-Si合金。其中,底部沉淀層中的富鐵相以Al5Fe2和Al0.7Fe3Si0.3相為主。當(dāng)Al-14Si-4Fe合金的添加量提高至9wt.%時(shí),底部沉淀層的體積分?jǐn)?shù)取決于熔體保溫溫度、靜置時(shí)間的共同作用；為獲得最佳的沉淀效果,鎂熔體在720℃時(shí)保溫45min,此時(shí)的體積分?jǐn)?shù)約為3.4%。(2)利用控制變量法研究了鎂熔體成分、保溫溫度、冷卻速度對(duì)沉淀層中富鐵相微觀組織及形貌的影響。當(dāng)鎂熔體中初始Fe含量為0.36wt.%(名義含量,下同)時(shí),沉淀層中富鐵相隨Si含量的增加先后出現(xiàn)塊狀A(yù)l5Fe2相和Al0.7Fe3Si0.3相。隨著鎂熔體的保溫溫度由650℃上升至800℃,沉淀層中先后出現(xiàn)針狀A(yù)l13Fe4相、塊狀A(yù)l5Fe2和Al0.7Fe3Si0.3相。改變?nèi)垠w冷速,空冷后的富鐵相以塊狀A(yù)l5Fe2、Al0.7F3Si0.3相為主,爐冷后的富鐵相以針狀A(yù)l13Fe4相和塊狀A(yù)l5Fe2相為主。(3)基于動(dòng)力學(xué)分析與XRD半定量物相分析建立了富鐵顆粒自然沉降模型。在Mg-7.38Al-1.26Si-0.36Fe合金熔體中,當(dāng)保溫溫度高于720℃時(shí),富鐵顆粒的密度較大(約4.98g·cm-3),沉降速度較快(約mm·min-1),靜置30min時(shí),底部可以形成較為集中的沉淀層,其體積分?jǐn)?shù)約為6%；當(dāng)熔體保溫溫度低于700℃時(shí),富鐵顆粒的密度較小(約3.96g·cm-3),沉降速度較慢(約1.10mm·min-1),靜置30min時(shí),底部不能形成較為集中的沉淀層其體積分?jǐn)?shù)約為34%。(4)基于Pandat計(jì)算軟件的熱力學(xué)分析模擬了Mg-Al-Si-Fe四元合金的凝固路徑和計(jì)算相圖。在Mg-7.38Al-1.26Si-0.36Fe合金熔體中,750℃保溫時(shí)開始析出Al0.7Fe3Si0.3相,在冷凝過(guò)程中,該相會(huì)依次演變?yōu)檫^(guò)渡的Al2Fe相和穩(wěn)定的Al5Fe2相。在平衡相圖中,低溫的熔體還會(huì)析出少量的Al13Fea相。在Mg1.26Si0.36Fe-xAl合金的變溫縱截面計(jì)算相圖中,隨著A1含量的增加,Al0.7Fe3Si0.3相臨界相變溫度也會(huì)增加,兩者基本呈線性變化的規(guī)律。
【關(guān)鍵詞】：鎂合金 Al-Si合金 富鐵相 演變行為 除鐵
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG292
【目錄】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-13
• 第1章 緒論13-29
• 1.1 引言13-14
• 1.2 鋁合金回收再利用的研究現(xiàn)狀14-19
• 1.2.1 鋁合金中鐵元素的來(lái)源及危害14-16
• 1.2.2 Al-Si合金中常見(jiàn)的除鐵方法16-18
• 1.2.3 高含F(xiàn)e量鋁合金回收再利用的特點(diǎn)18-19
• 1.3 鎂合金中富鐵相的研究現(xiàn)狀19-23
• 1.3.1 Fe元素在鎂合金中的存在形式及影響19-21
• 1.3.2 Si對(duì)鎂合金中富鐵相析出的作用21-22
• 1.3.3 Mg-Al系中間合金的特點(diǎn)與應(yīng)用22-23
• 1.4 本文選題意義及研究?jī)?nèi)容23
• 參考文獻(xiàn)23-29
• 第2章 試驗(yàn)材料與研究方法29-33
• 2.1 引言29
• 2.2 研究方案與技術(shù)路線29-30
• 2.3 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)方法30
• 2.3.1 試驗(yàn)材料30
• 2.3.2 試驗(yàn)設(shè)備與輔助工具30
• 2.3.3 試驗(yàn)方法30
• 2.4 試樣的制備與分析30-33
• 2.4.1 試樣的制備30-31
• 2.4.2 試樣分析儀器與軟件31-33
• 第3章 富鐵相在鎂熔體中的沉降規(guī)律33-45
• 3.1 引言33
• 3.2 Al-Si合金的物相組成及微觀組織33-35
• 3.3 Fe元素在鎂熔體中的存在形式與分離行為35-37
• 3.3.1 Fe元素在鎂熔體上部的存在形式及含量35-36
• 3.3.2 富鐵相的成分及微觀形貌36-37
• 3.4 不同工藝條件下富鐵相的沉降規(guī)律37-40
• 3.4.1 保溫溫度對(duì)沉降規(guī)律的影響37-39
• 3.4.2 靜置時(shí)間對(duì)沉降規(guī)律的影響39-40
• 3.5 RIR法半定量分析沉淀物的相組成40-43
• 3.5.1 RIR法半定量分析的依據(jù)40-41
• 3.5.2 鎂熔體底部沉淀物的相組成41-43
• 3.6 本章小結(jié)43
• 參考文獻(xiàn)43-45
• 第4章 富鐵相在鎂熔體中的演變機(jī)制45-61
• 4.1 引言45
• 4.2 不同工藝條件下富鐵顆粒的相組成與微觀形貌45-49
• 4.2.1 合金成分對(duì)富鐵相的影響45-47
• 4.2.2 保溫溫度對(duì)富鐵相的影響47-48
• 4.2.3 冷卻速度對(duì)富鐵相的影響48-49
• 4.3 富鐵相沉降的動(dòng)力學(xué)分析49-52
• 4.3.1 模型的建立與參數(shù)選擇50-51
• 4.3.2 富鐵相沉淀模型分析與討論51-52
• 4.4 Mg-Al-Si-Fe合金相圖及富鐵相的熱力學(xué)分析52-56
• 4.4.1 Pandat計(jì)算軟件的基本介紹52-53
• 4.4.2 熱力學(xué)計(jì)算的結(jié)果與分析53-56
• 4.5 富鐵相在鎂合金熔體中的演變機(jī)制及其應(yīng)用56-58
• 4.6 本章小結(jié)58-59
• 參考文獻(xiàn)59-61
• 第5章 結(jié)論61-63
• 致謝63-65
• 附錄65-67
• 附錄(Ⅰ) 發(fā)表論文65
• 附錄(Ⅱ) 申請(qǐng)專利65
• 附錄(Ⅲ) 參加學(xué)術(shù)會(huì)議65
• 附錄(Ⅳ) 參與科研項(xiàng)目65
• 附錄(Ⅴ) 所獲獎(jiǎng)勵(lì)65-67
• 學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表67

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4 潘冶,孫國(guó)雄;鋁合金中鐵相形態(tài)控制及對(duì)性能的影響[J];特種鑄造及有色合金;1993年05期

5 印飛,楊江波,孫寶德;鋁硅合金中的六角形鐵相[J];上海交通大學(xué)學(xué)報(bào);2001年03期

6 陳東風(fēng);曹志強(qiáng);楊淼;張婷;;富鐵相形態(tài)對(duì)電磁凈化效率的影響[J];材料導(dǎo)報(bào);2007年S1期

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本文編號(hào)：761880