本文關(guān)鍵詞：熔體變溫處理純鎂純化工藝研究

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【摘要】：鎂合金由于密度小、比強(qiáng)度高、比剛度高等一系列優(yōu)點(diǎn)已受到廣泛的關(guān)注,與此同時(shí)也存在著抗腐蝕性能差等缺點(diǎn)。Fe作為惡化鎂合金耐腐蝕性能的主要元素之一,如何除去已成為當(dāng)今鎂合金領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。本文通過(guò)熔體變溫處理的方法對(duì)純鎂進(jìn)行了處理,根據(jù)Fe在Mg中的溶解度規(guī)律選擇一個(gè)合適的溫度保溫靜置使Fe在鎂熔體中析出并沉降到坩堝底部,達(dá)到除去Fe元素純化鎂合金熔體的目的。首先采用氧化鎂陶瓷坩堝在功率為5Kw的井式電阻爐上對(duì)純鎂進(jìn)行了熔體變溫處理,得出優(yōu)化的熔體變溫處理除Fe工藝參數(shù)。使用該工藝參數(shù),采用低碳鋼坩堝在功率為20Kw的電阻爐上進(jìn)行了中試生產(chǎn)試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)熔體變溫處理前后的試樣進(jìn)行分析,得到以下研究結(jié)果:①在Mg O陶瓷坩堝中,經(jīng)過(guò)熔體變溫處理工藝后純鎂中的Fe含量有效降低。在溫度650℃保溫3h的純化效果最好,純鎂中的Fe含量可由110ppm(0.011wt%)降低至30ppm(0.003wt%)。改變保溫溫度,分別在630℃、670℃、690℃保溫3h時(shí),純鎂中的Fe含量可分別降低至50ppm(0.005wt%)、40ppm(0.004wt%)、40ppm(0.004wt%)。改變保溫時(shí)間,分別在650℃保溫1h、2h時(shí),純鎂中的Fe含量可分別降低至60ppm(0.006wt%)、50ppm(0.005wt%)。②金相分析發(fā)現(xiàn)熔體變溫處理與否的兩種工藝均得到的粗大的等軸晶組織,經(jīng)熔體變溫處理后的試樣晶粒略有細(xì)化。金相結(jié)合SEM和能譜分析表明,經(jīng)過(guò)熔體變溫處理后,純鎂中的第二相及夾雜物含量明顯降低。經(jīng)過(guò)650℃保溫時(shí)間3h熔體變溫處理后純鎂的顯微硬度從25.2提高到27.4,電導(dǎo)率由38.7上升到41。變溫處理后純鎂的室溫力學(xué)性能也明顯提高,屈服強(qiáng)度從26.3MPa提高到31.8MPa,抗拉強(qiáng)度從65.6MPa提高到91.6MPa,延伸率從5.8%提高到11.7%。③經(jīng)過(guò)650℃保溫時(shí)間3h熔體變溫處理后純鎂的抗腐蝕性能明顯提升。650℃保溫時(shí)間3h熔體變溫處理后與未經(jīng)熔體變溫處理的試樣的腐蝕速率均隨腐蝕時(shí)間的增加而增大,當(dāng)腐蝕時(shí)間超過(guò)96h后,兩者的腐蝕速率趨于穩(wěn)定。無(wú)論是在腐蝕速率增加的階段還是腐蝕速率趨于穩(wěn)定的階段,經(jīng)過(guò)650℃保溫時(shí)間3h熔體變溫處理后試樣的腐蝕速率均低于未經(jīng)熔體變溫處理的試樣的腐蝕速率。④采用大容量低碳鋼坩堝對(duì)純鎂進(jìn)行熔體變溫處理的生產(chǎn)中試試驗(yàn),試驗(yàn)分三組,第一組試驗(yàn)未經(jīng)熔體變溫處理,第二組試驗(yàn)在650℃保溫3h,澆注溫度為690℃,第三組試驗(yàn)在650℃保溫3h,澆注溫度為670℃。ICP成分分析表明未經(jīng)熔體變溫處理澆嘴以上位置的上部、中部、低部三部分熔體的Fe含量分別為90ppm(0.009wt%),90ppm(0.009wt%),70ppm(0.007wt%)。經(jīng)過(guò)熔體變溫處理且澆注溫度為690℃時(shí)澆嘴以上位置的上部、中部、低部三部分熔體的Fe含量分別為30ppm(0.003wt%),20ppm(0.002wt%),40ppm(0.004wt%)。經(jīng)過(guò)熔體變溫處理且澆注溫度670℃時(shí)澆嘴以上位置的上部、中部、低部三部分熔體的Fe含量分別為40ppm(0.004wt%),40ppm(0.004wt%),40ppm(0.004wt%)。結(jié)果表明采用大裝置對(duì)純鎂進(jìn)行熔體變溫處理也能有效降低純鎂中的Fe含量,且澆注溫度從670℃升高至690℃對(duì)純化效果影響不大。⑤以Fe原子在鎂熔體中的沉降行為為研究對(duì)象,根據(jù)Fe原子在鎂熔體中所受重力、浮力、運(yùn)動(dòng)粘性阻力等建立平衡方程式,獲取受純鎂熔體溫度、熔體粘性系數(shù)、保溫時(shí)間等因素控制的Fe原子在純鎂熔體變溫處理過(guò)程中的沉降速度與沉降距離模型:dfg218)1(γμγν-ρ=,kt g Sdf693.018)1(2--=γμργ。借助模型對(duì)陶瓷坩堝試驗(yàn)中Fe的沉降純化的效果進(jìn)行了分析。
【關(guān)鍵詞】：純鎂 Fe 熔體變溫處理 組織 性能
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG146.22
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 緒論10-24
• 1.1 引言10
• 1.2 鎂及鎂合金概述10-14
• 1.2.1 鎂的主要性質(zhì)10-11
• 1.2.2 鎂及鎂合金的主要特點(diǎn)11-12
• 1.2.3 鎂合金的應(yīng)用12-14
• 1.3 鎂合金中的雜質(zhì)及危害14-17
• 1.3.1 鎂合金中的夾雜物分類(lèi)14
• 1.3.2 鎂合金中夾雜的危害14-17
• 1.4 鎂合金純凈化方法17-22
• 1.4.1 熔劑凈化法17-19
• 1.4.2 過(guò)濾凈化法19-20
• 1.4.3 吹氣凈化法20-21
• 1.4.4 稀土凈化法21
• 1.4.5 復(fù)合凈化法21-22
• 1.5 課題研究的目的及意義22
• 1.6 課題研究?jī)?nèi)容22-24
• 2 實(shí)驗(yàn)材料及方法24-28
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料及熔煉工藝24
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法及設(shè)備24-28
• 3 陶瓷坩堝純鎂熔體變溫處理試驗(yàn)28-41
• 3.1 前言28
• 3.2 氧化鎂陶瓷坩堝純化處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論28-39
• 3.2.1 純鎂Fe含量分析28-29
• 3.2.2 金相分析29-30
• 3.2.3 SEM及能譜分析30-34
• 3.2.4 顯微硬度測(cè)試34-35
• 3.2.5 電導(dǎo)率測(cè)試35
• 3.2.6 室溫拉伸力學(xué)性能測(cè)試35-36
• 3.2.7 失重法腐蝕性能的測(cè)試36-39
• 3.3 本章小結(jié)39-41
• 4 低碳鋼大坩堝純鎂熔體變溫處理中試試驗(yàn)41-47
• 4.1 前言41
• 4.2 大裝置純鎂熔體變溫處理的結(jié)果討論41-46
• 4.2.1 純鎂Fe含量分析41-42
• 4.2.2 金相分析42-43
• 4.2.3 SEM分析43-44
• 4.2.4 顯微硬度測(cè)試44-45
• 4.2.5 電導(dǎo)率測(cè)試45-46
• 4.3 本章小結(jié)46-47
• 5 純鎂熔體變溫處理Fe原子沉降動(dòng)力學(xué)模型47-54
• 5.1 前言47
• 5.2 Fe在Mg中的溶解度變化47-49
• 5.3 Fe原子沉降速度與沉降距離數(shù)學(xué)模型的建立49-52
• 5.3.1 Fe原子沉降過(guò)程中的受力分析49
• 5.3.2 阻力系數(shù)的確定49-51
• 5.3.3 Fe原子自由沉降速度與距離的計(jì)算51-52
• 5.4 Fe原子沉降數(shù)學(xué)模型的討論與驗(yàn)證52-53
• 5.5 本章小結(jié)53-54
• 6 結(jié)論54-56
• 致謝56-57
• 參考文獻(xiàn)57-60

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 林翠,李曉剛,李明,王鳳平;Mg合金AZ91D在城市大氣環(huán)境中的腐蝕行為[J];金屬學(xué)報(bào);2004年02期

2 張軍,何良菊,李培杰;鎂合金熔體凈化工藝的研究[J];鑄造;2005年07期

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本文編號(hào)：942337