热轧铝箔生产工艺的缺点。1、针孔。铝箔轧制条件的改进，特别是防尘与轧制油有用地过滤和方便的换辊体系的设置，铝箔针孔数目愈来愈依赖于质料的冶金质量和加工缺点，因为针孔通常是质料缺点的掉落，很难找到与原缺点的对应联系。2、辊印、辊眼、光泽不均。轧辊导致的铝箔缺点，分为点、线、面三种。保持轧机的清洗，确保清辊器的正常作业，定时换辊，合理磨削，均是确保铝箔轧后外表均匀共同的基本条件。3、亮点、亮痕、亮斑。选用合理的双合油，保持来料清洗和轧辊的辊面均匀是处理这类缺点的有用办法。热轧铝箔生产工艺的优点。1、热轧能显著降低能耗，降低成本。热轧时金属塑性高，变形抗力低，大大减少了金属变形的能量消耗。2、热轧能改善金属及合金的加工工艺性能。
物质的用途决定于物质的性质。由于铝有多种优良性能，因而铝有着极为广泛的用途。 (1)铝的密度很小，仅为 g/cm3，虽然它比较软，但可制成各种铝合金，如硬铝、超硬铝；防锈铝、铸铝等。这些铝合金广泛应用于飞机、汽车、火车、船舶等制造工业。此外，宇宙火箭、航天飞机、人造卫星也使用大量的铝及其合金。例如，一架超音速飞机约由70%的铝及其合金构成。船舶建造中也大量使用铝，一艘大型客船的用铝量常达几千吨。 (2)铝的导电性仅次于银、铜，虽然它的导电率只有铜的2/3，但密度只有铜的1/3，所以输送同量的电，铝线的质量只有铜线的一半。铝表面的氧化膜不仅有耐腐蚀的能力，而且有一定的绝缘性，所以铝在电器制造工业、电线电缆工业和无线电工业中有广泛的用途。 (3)铝是热的良导体，它的导热能力比铁大3倍，工业上可用铝制造各种热交换器、散热材料和炊具等。 (4)铝有较好的延展性（它的延展性仅次于金和银），在100 ℃～150 ℃时可制成薄于 mm的铝箔，这些铝箔广泛用于包装香烟、糖果等，还可制成铝丝、铝条，并能轧制各种铝制品。 (5)铝的表面因有致密的氧化物保护膜，不易受到腐蚀，常被用来制造化学反应器，医疗器械，冷冻装置，石油和天然气管道等。 (6)铝粉具有银白色光泽（一般金属在粉末状时的颜色多为黑色），常用来做涂料，俗称银粉、银漆，以保护铁制品不被腐蚀，而且美观。 (7)铝在氧气中燃烧能放出大量的热和耀眼的光，常用于制造爆炸混合物，如铵铝炸药（由硝酸铵、木炭粉、铝粉、烟黑及其它可燃性有机物混合而成）、燃烧混合物（如用铝热剂做的炸弹和炮弹可用来攻击难以着火的目标或坦克、大炮等）和照明混合物（如含硝酸钡68%、铝粉28%、虫胶4%） (8)铝热剂常用来熔炼难熔金属和焊接钢轨等。铝还用做炼钢过程中的脱氧剂。铝粉和石墨，二氧化钛（或其它高熔点金属的氧化物）按一定比率均匀混合后，涂在金属上，经高温煅烧而制成耐高温的金属陶瓷，它在火箭及导弹技术上有重要应用。 (9)铝板对光的反射性能也很好，铝越纯，其反射能力越好，因此常用来制造高质量的反射镜，如太阳灶反射镜等。 (10)铝具有吸音性能，音响效果也较好，所以广播室、现代化大型建筑室内的天花板等也常用铝。 但人类多吃铝，会造成脑中毒。如老年痴呆.以上是一些铝合金的资料，希望对你有所帮助。
减径定径后是否喷水冷却，要根据钢管性能要求吧！轧制后空冷正常组织应为铁素体和珠光体
热轧无缝钢管一般在自动轧管机组上生产。实心管坯经检查并清除表面缺陷，截成所需长度，在管坯穿孔端端面上定心，然后送往加热炉加热，在穿孔机上穿孔。在穿孔同时不断旋转和前进，在轧辊和顶头的作用下，管坯内部逐渐形成空腔，称毛管。再送至自动轧管机上继续轧制。最后经均整机均整壁厚，经定径机定径，达到规格要求。利用连续式轧管机组生产热轧无缝钢管是较先进的方法。工艺流程概述热轧无缝钢管：圆管坯→加热→穿孔→三辊斜轧、连轧或挤压→脱管→定径（或减径）→冷却→坯管→矫直→水压试验（或探伤）→标记→入库。
海宝钢钢铁厂实习报告实习目的：通过这次对钢铁厂的认识实习，是我们对钢铁生产的主要设计和工艺流程，运输联系、工厂布局，钢铁冶金企业的车间组成和总图布置，铁路线路及站场，机车车辆、厂矿道路及汽车运输，机械化运输及装卸设备等，有一较全面的感性认识。并对总图设计专业所涉及的范围和主要内容能有所了解，以便为以后课程的学习打下基础。实习日期：2005年9月22日星期四实习地点：上海宝山钢铁公司总厂宝钢概况上海宝山钢铁集团公司（以下简称：宝钢）位于上海市宝山区北部，北临长江入海口南支河段，与崇明岛隔江相望。宝钢是以宝山钢铁集团公司为主体，联合重组上海冶金控股公司和上海梅山钢铁公司，于1998年11月17日成立的特大型钢铁联合企业，注册资本达458亿元，年产钢能力2000万吨左右，盈利水平居世界领先地位，产品畅销国内外市场。截止2003年底，拥有全资子公司22家（其中境外子公司9家），控股子公司14家（其中境外2家），参股子公司24家，包括钢铁、化工、金融、贸易等众多领域。将成为中国汽车用钢、油气开采和输送用钢、不锈钢、家电用钢、交通运输器材用钢、电工器材用钢、锅炉和压力器用钢、食品饮料包装、金属制品用钢以及高等级建筑用钢等钢铁精品基地，中国钢铁工业新技术、新工艺、新材料的研发基地。宝钢注重环保，打造绿色宝钢，厂区绿化率答，空气质量达到国家风景区标准，是中国第一个国家级工业旅游景区。建厂20年至今，累计产钢亿吨，利润亿元，利税亿元，科技成果转化率达95%以上，目前位居世界500强企业309位，钢铁企业世界第3位。原料码头及原料堆场宝钢原料码头位于厂区的北方，长江入海口南支河段南侧，由主原料码头、副原料码头、重油码头和工作码头组成，呈反写的“下”型。如图示：在码头的一侧停泊着巨型货轮“河北奔腾”号，码头上巨大的机械臂正从轮船上卸下由山西大同煤矿运来的煤。然后通过码头一侧的机械传送带送到煤堆场去，供宝钢使用。具介绍，铁矿石也是如此，全部由此码头的传送带运至矿石料场。煤堆场紧靠矿石料场，二者占地都很大，但这也是宝钢的重要部位，对宝钢的连续生产有着“生命线”和“血库”的意义。料场中平时都贮有相当部分的煤和铁矿石，以备在紧急状态下利用，可保证宝钢40多天的连续生产。宝钢使用的煤主要来自山西大同和海南，铁矿石主要靠进口，来自巴西和澳大利亚品位高的铁矿石以及国内部分铁矿。这样布局主要是考虑到上海特殊的区位优势，濒临长江和东海，便利的航运及发达的沪宁杭三角洲地带，更有利于产品销售和出口，属于典型的临海型钢铁企业布局。从原料码头到堆场，全部由机械化作业。封闭的皮带运输，减少原料的流失，还利于环保，这样就大大的降低了劳动成本，为企业赢得了竞争的资本。炼铁厂炼铁厂是以高炉为核心的一个较为复杂的部位。我们主要看了高炉和粉煤楼。宝钢炼铁厂位于堆场的下位，主要由四座高炉构成，其中4号BF是新近投产的，国产化程度较高，由于含有多项技术秘密，未对外开放。我们通过对比宝钢4座高炉的指标：成本：1BF 元/t-p；2BF 元/t-p；3BF 元/t-p；4BF 元/t-p。产量：1BF 329万吨；2BF 328万吨；3BF 378万吨；4BF 235万吨。可见，我国的技术和国外还是有一定差距的。我们在2号高炉参观实习。该厂采用半岛式布置，有独立的铁水罐车停放线，这对于具有多个出铁口铁场的大型高炉车间提高运输能力是有益的。每个出铁口均有两条独立的配车线路，并且在停放线上有摆动流嘴，出一次铁可以放几个铁水罐，提高了生产效率。我们看到有标着编号的300吨鱼雷罐车将高炉中的铁水运往炼钢车间。2号高炉的生产工艺流程如图所示：其设计年限为10年，有效容量为4063立方米，年产量为320万吨。在每个出铁口，都有一个滤渣器，将铁水和铁渣分开。两条铁水沟和两条出渣沟，沿着出铁渣沟走，这里温度还很高，到最下边是水渣系统。高压水枪朝刚刚出炉不久的铁渣喷水成渣，铁渣用等候在下边的卡车拉走，送往水泥厂或渣砖厂作原料用。而用过的水收集后再冷却，重新利用，这样既节约了用水，又减少了渣水排到河海中造成环境污染严重，环境保护和经济效益一举两得，实现可持续发展的目标。A、B制粉作业区位于高炉的一侧，卡车把原煤从堆煤场拉过来，然后倒入粉煤楼下面的煤仓中，再由抽风机把煤吸入煤楼进行制粉作业。经过一系列处理加工，用吹风机吹入高炉座炼铁用的燃料。在13层高的粉煤楼上可以看到宝钢的大部分厂区，可以对宝钢的大体布置有一个全面的认识，以及宝钢炼铁厂的铁路线路和铁水罐车的运输有一个全面了解，这对我们以后做总图设计时是有极大好处的。但由于当日受台风影响未能在上面多看，而失去了一个很好的机会。炼钢厂及铸造车间炼钢厂位于宝钢的中部，其上部是炼铁厂，下部是无缝钢管厂。其基本流程为（混铁车）铁水——转炉——钢包——连铸车间，进入庞大的生产车间，迎面扑来的是由火红的铁水发出的阵阵热浪，参加走道上沾满了铁粉。一个起重能力为40吨的吊车正吊着一桶铁水，缓缓移向2号转炉，然后将铁水倒到转炉中炼钢。该厂有转炉3座，具体参数如下：类型：顶底复吹。公称容量：300吨。最大供氧流量：80000Nm3/h。烟气处理型式：OG系统。设计能力：年产铁671万吨。投产日期：1985年9月。可用于产品：汽车板、船板、管线、耐候钢、结构钢、模具钢等。可见，其适用的是世界当今容量较大较先进的转炉。我们看到，1号转炉刚出完钢水，正在检修。长长的检修杆深入转炉内部，将粘挂在壁炉上的钢水渣用高压空气吹下，然后喷上耐火材料用于对炉壁的修复。从走道到达转炉的操作处，刚刚倒入钢水的2号转炉正在冶炼钢铁，几个工人师傅在操作着设备，通过火镜观察炉中的温度及变化，以便准确及时地加入原料。当炉中温度达到一定的程度，转炉旁吊门打开，接着是长长的钢包探头伸进炉中喷入氧化剂，除去P、S等有害杂质，提高钢质量。接着我们进入了连铸车间。这里是宝钢3号连铸机建有一台垂直弯曲型二机二流宽厚板坯连铸机，年产设计能力230万吨，可生产厚度220、250、300mm宽为1200——2300mm连铸坯，3号连铸机汇集了大包倾动、F渣检测、结晶器液压振动、结晶热成像、扇形轻压、冷幅切控制、分节辊离排等技术。其平面布置如图：我们实习在3号浇钢作业区上部，当钢水从大包操作室位置由连铸机铸成具有一定宽度和厚度的板坯，经切割打磨送进热轧厂或板坯场。火红的板坯到一定的长度时，由乙炔焰进行切割，然后喷水冷却，表面处理防止氧化，再经毛面打磨，后送到冷坯厂进行冷却。热轧车间：（1050mm、1580mm）我们主要在1050厂和1580厂实习，两个厂的工艺流程差不多，只是在具体设备上有区别，生产钢卷宽度不一样。其工艺流程图如下：加热炉——高压水枪除表面氧化层——粗轧——压轧机组（SMS）水冷却——侧宽仪——打卷机——标号——出厂。在1050厂我们看到，当钢坯加热后，首先除去氧化层，粗轧，经过往返5次压轧、测宽，再经过七组压轧机（SMS）轧制成型，然后15×6水幕带进行冷却，测宽，然后打卷。据介绍此厂生产钢板厚3mm。在压轧过程中，测得不合格的将推至一侧作废品。有3组打卷机，平时两个工作一个备用，保证连续作业。在1580厂不同的是加热后先使其变窄，热轧时只需3次，然后检测，再进行精整，冷却打卷。这一系列工艺过程中，全部由机器完成，从生产到运输流水自动化作业，这里温度达40多度，工人很少，高度的自动化是有利的，这也是现代化工厂企业的标志。冷轧车间（1420、1550）1420冷轧厂位于宝钢工业区南部，在热轧1580厂的下位。其基您正在浏览的实习报告是上海宝钢钢铁厂实习报告 本工艺流程为：热轧后钢卷——酸洗——轧机——镀锡厚板连续退火——准备机组——电镀锡——精整——电镀锡板卷。进入宽大的厂房，热浪迎面扑来，刚刚从热轧厂送来的钢卷放在厂房中冷却，其为青紫色。顺着流程走，这里是1550mm冷轧车间。我们看到开始有机组用高压水枪对热轧的钢卷进行酸处理，以除去其表面的氧化层，保证钢片的质量。然后是切头，保证接口的平整紧密，下面就是焊接，将切头后的两块钢板接起来，增加长度然后再经过几组轧机的压轧、定宽、检测，最后变成很薄的钢片，呈银白色。每个轧机上一般有两个轧辊，交替使用，更有利于生产。经过一系列的机组后，检测为合格产品，送入清洁工厂进行处理。生产好的带钢钢卷送到产品库中。在清洁工厂中，我们看到一台台清洁机正在工作，将钢卷表面进行处理，除去氧化层，并涂抹上专用油，保护钢材不被氧化，保证产品质量。再朝里面走是钢产品展。据介绍，该厂生产的钢材用于各种汽车板，如一汽奥迪A6、上海大众帕萨特B5、上海通用别克等，还出口意大利Fiat等。在展厅里边，一辆奥迪A6的车体及红旗、通用别克等汽车模型。还有家电用钢，广泛应用于电视、洗衣机、电脑、可口可乐易拉罐、VCD、冰箱等用品。产品已进入了生活中的方方面面，正如它上面所说的“钢铁融入生活，共享丰富人生”。高线厂和无缝钢管厂高速线材厂和无缝钢管厂相邻，同位于钢轧的工作下位。有时初轧厂检修，我们就去高速线材厂实习。高线轧制工艺流程如下：加热炉区——粗轧机组——中轧机组——预精轧机组——经轧机组——减定径机——水箱——测径仪——夹送辊——吐丝机——冷却线——集卷机——P&F线——打捆机——成品进入厂房，首先是加热炉对钢坯进行加热，然后是除P等有害杂质，然后经过竖向（H）与横向轧制（V）交替12组，飞剪，13、14号轧机，然后是预精轧机（15H—18V），S18剪，再到精轧机组轧制，测径，加送辊，到吐丝机时，把火红的钢线卷成像弹簧一样。后面就是较长的冷却线，检测、打捆、标号、运输。其方式是钩式运输线，全长560米，有60个吊钩组成。V=。据介绍，打捆机的工作周期是34秒，这和钩式运输线相配合，保证连续生产。无缝钢管厂位于粗轧车间的下位。其原材料是粗轧后的钢锭，这样布置是有利的，减少了场内的运输。1400mm连轧管机旧工艺流程图：管坯——环形炉加热——穿孔——空心坯减径——连轧——再加热——张力减径——冷却——分段锯——中间库——切头——精整检测——成品库。这里的温度很高，40多度，加热后的钢锭被切断后，再朝前送，在高温下用芯棒对钢坯进行穿孔。先定心，第一次钻头不动，钢坯推进，然后再用芯棒推进、钻头旋转打磨，抽出芯棒。钢管冷却，再送进精整车间，进行深一步的加工精整到成品。在此，我们注意到厂房全部用钢板做地板，据介绍，这样做有两方面的好处：一是好多设备在地下便于检修；二是由于这需要消耗大量的油，废油流到地下便于回收利用，防止废油流入地下污染土地和地下水资源。这可谓是环保和节约一举两得。心得体会通过这次实习使我对宝钢有了大体的认识，进一步了解了钢铁生产的主要设计及工艺流程、运输和车间布置、厂区路网及绿化程度。这次认识实习使我了解了工艺流程对厂址选择及车间布置的决定作用，认识宝钢是我们人生的一大财富。宝钢的科学选址和合理布局、先进的生产线、人性化的设计与管理、花园式的厂区，都给我们留下深刻的印象，这将对我们今后的工作产生重大的影响。我归结为以下几点：1、 科学选址和合理布局上海资源缺乏，既没有铁矿石也缺少煤，为什么会选址在上海宝山区呢？就是因为上海有着发达的交通运输系统，廉价的水运是重要因素。上海地区属于亚热带季风气候区，盛行东南风。宝山区位于上海市的西北部，选址在宝山区，即位于盛行风向的下风向，减少了工业气体、粉尘对市区的污染。选址在上海，充分考虑了厂区的区位优势。有长江、东海的水运，还有便利的京沪、陇海、沪杭线等铁路运输；又位于沪宁杭经济带、东部沿海经济带和沿长江流域经济带的交汇处，有着广阔的腹地，发达的科技和巨大的钢铁销售市场，并且也便于出口国外。从巴西、澳大利亚进口铁矿石，用山西大同的煤，借助廉价的河运、海运，是典型的临海型布局。从厂区的布置来说是很合理的。像炼铁、炼钢等污染大的都在离生活区较远的老厂区，而像冷轧等污染小的车间距生活区相对较近。由原料码头——料场——炼铁厂——炼钢厂——连铸车间——初轧厂——热轧厂——冷轧厂等合理布置，从原料到成品流水作业线，根据生产的连续性布局，如炼钢上位是炼铁厂，下位是连铸车间等，并且厂区还留有相当的发展余地。减少了厂内的运输，提高了生产效益。2、 高效的创新机制强势的企业离不开强势的技术创新。宝钢坚持“引进、消化、吸收、创新”的企业技术进步方针，引进最新技术，注重自主开发，不断企业的核心竞争力。“掌握新技术，要善于学习，更要善于创新”，邓小平同志的勉励和要求，“严格苛求的精神，学习创新的道路，争创一流的目标”，构成了宝钢创新文化理念的主线，成为宝钢25年来前进的不竭动力。每个分工厂都有自己的学习创新活动，大家参加创新竞赛，促进了宝钢的科技进步。我们在每个行政楼大厅里就能看到工人们创新的成果。在这种机制下，宝钢科研成果达1300多项，专利授权1199件，已拥有企业技术秘密3339项。国内外技术贸易也迅速发展，成为技术加管理输出的先进企业集团。3、 花园式的工厂宝钢的另一大优势就是厂区的绿化，绿化率达到。在宝钢里面，你觉得是风景区而不是钢铁厂。每个厂房周围都有着近10米的绿化带，能吸烟止尘、净化空气、降低噪声、美化环境，给人良好的心情，提高工人的劳动积极性。从这几张照片上你可以看到宝钢的厂区的美化水平：青草、绿叶、红花，给人一种心旷神怡的感觉。另外，宝钢有很好的人文素质，人性化的公共设施。比如一个小小的警示牌，把棱角都折起来或者打磨平滑，防止伤人，在这一方面，许多城市或公园都自叹不如。因此，宝钢股份分公司成为中国冶金系统第一家通过ISO—14001环境认证的企业。在资源循环利用等方面，宝钢坚持走可持续发展的道路，为众多的企业树立了很好的榜样。4、先进的工业生产线宝钢自动化程度很高，企业员工较少，但产量却很高，一个大的厂房平时只需十几个甚至几个工人就可以安全生产了。从原料码头的抓斗卸料机开始，传送带、吊车等一系列大型的自动化设备，工人只需在操作间按键就行了。一个公里长的一个高线厂房，只有几个工人检察员、几个机器操作员就可以了。从原料到成品，几乎全部由机器完成，包括加热、控温、添料、轧铁、制品、检测、运输等。机械化、自动化，这是现代化工业的标志，宝钢在这一方面一直走在前列。并不断地改进生产线，使其更加完善，更加安全和高效，积极自助研究开发新的项目，提高企业的自主创新能力和竞争力。吴进朴2005年9月25日
用化学置换的办法很艰难,因为铝的活性太强.所以才会出现铝碗比银碗更高贵的历史.现在工业使用的就一种,电解铝的办法.以氧化铝熔融状态下进行电解,但氧化铝的熔点非常高,要两三千度.就会在里面加一种叫萤石的物质来降低成为液态的温度,只要一千度了,原理相当于液态的萤石溶解了还是固态的氧化铝.萤石的化学成为是氟化钙。工业炼铝：主要原理是霍尔-埃鲁铝电解法：以纯净的氧化铝为原料采用电解制铝 ，因纯净的氧化铝熔点高（约2045℃），很难熔化，所以工业上都用熔化的冰晶石(Na3AlF6)作熔剂,使氧化铝在1000℃左右溶解在液态的冰晶石中，成为冰晶石和氧化铝的熔融体，然后在电解槽中，用碳块作阴阳两极，进行电解。全面介绍如下：《铝的生产加工》铝在生产过程中有四个环节构成一个完整的产业链：铝矿石开采－氧化铝制取－电解铝冶炼－铝加工生产。 一般而言，两吨铝矿石生产一吨氧化铝；两吨氧化铝生产一吨电解铝。 （一）氧化铝的生产方法 迄今为止，已经提出了很多从铝矿石或其它含铝原料中提取氧化铝的方法。由于技术和经济方面的原因，有些方法已被淘汰，有些还处于试验研究阶段。已提出的氧化铝生产方法可归纳为四类，即碱法、酸法、酸碱联合法与热法。目前用于大规模工业生产的只有碱法。 铝土矿是世界上最重要的铝矿资源，其次是明矾石、霞石、粘土等。目前世界氧化铝工业，除俄罗斯利用霞石生产部分氧化铝外，几乎世界上所有的氧化铝都是用铝土矿为原料生产的。 铝土矿是一种主要由三水铝石、一水软铝石或一水硬铝石组成的矿石。到目前为止，我国可用于氧化铝生产的铝土矿资源全部为一水硬铝石型铝土矿。 铝土矿中氧化铝的含量变化很大，低的仅约30％，高的可达70％以上。铝土矿中所含的化学成分除氧化铝外，主要杂质是氧化硅、氧化铁和氧化钛。此外，还 含有少量或微量的钙和镁的碳酸盐、钾、钠、钒、铬、锌、磷、镓、钪、硫等元素的化合物及有机物等。其中镓在铝土矿中含量虽少，但在氧化铝生产过程中会逐渐 在循环母液中积累，从而可以有效地回收，成为生产镓的主要来源。 衡量铝土矿优劣的主要指标之一是铝土矿中氧化铝含量和氧化硅含量的比值，俗称铝硅比。 用碱法生产氧化铝时，是用碱（NaOH或Na2CO3）处理铝矿石，使矿石中的氧化铝转变成铝酸钠溶液。矿石中的铁、钛等杂质和绝大部分的硅则成为不溶 解的化合物。将不溶解的残渣（赤泥）与溶液分离，经洗涤后弃去或进行综合处理，以回收其中的有用组分。纯净的铝酸钠溶液即可分解析出氢氧化铝，经分离、洗 涤后进行煅烧，便获得氧化铝产品。分解母液则循环使用来处理另一批矿石。碱法生产氧化铝有拜耳法、烧结法以及拜耳--烧结联合法等多种流程。 拜耳法是由奥地利化学家拜耳（K·J·Bayer）于1889～1892年发明的一种从铝土矿中提取氧化铝的方法。一百多年来在工艺技术方面已经有了 许多改进，但基本原理并未发生变化。为纪念拜耳这一伟大贡献，该方法一直沿用拜耳法这一名称。 拜耳法包括两个主要过程。首 先是在一定条件下氧化铝自铝土矿中的溶出（氧化铝工业习惯使用的术语，即浸出。以下同）过程，然后是氢氧化铝自过饱和的铝酸钠溶中水解析出的过程，这就是 拜耳提出的两项专利。拜耳法的实质就是以湿法冶金的方法，从铝土矿中提取氧化铝。在拜耳法氧化铝生产过程中，含硅矿物会引起Al2O3和Na2O的损失。 在拜耳法流程中，铝土矿经破碎后，和石灰、循环母液一起进入湿磨，制成合格矿浆。矿浆经预脱硅之后预热至溶出温度进行溶出。 溶出后的矿浆再经过自蒸发降温后进入稀释及赤泥（溶出后的固相残渣）的沉降分离工序。自蒸发过程产生的二次汽用于矿浆的前期预热。沉降分离后，赤泥经洗涤 进入赤泥堆场，而分离出的粗液（含有固体浮游物的铝酸钠溶液，以下同）送往叶滤。粗液通过叶滤除去绝大部分浮游物后称为精液。精液进入分解工序经晶种分解 得到氢氧化铝。分解出的氢氧化铝经分级和分离洗涤后，一部分作为晶种返回晶种分解工序，另一部分经焙烧得到氧化铝产品。晶种分解后分离出的分解母液经蒸发 返回溶出工序，形成闭路循环。氢氧化铝经焙烧后得到氧化铝。 不同类型的铝土矿所需要的溶出条件差别很大。三水铝石型铝土矿 在105℃的条件下就可以较好地溶出，一水软铝石型铝土矿在200℃的溶出温度下就可以有较快的溶出速度，而一水硬铝石型铝土矿必须在高于240℃的温度 下进行溶出，其典型的工业溶出温度为260℃。溶出时间不低于60分钟。 拜耳法用于处理高铝硅比的铝土矿，流程简单，产品 质量高，其经济效果远比其它方法为好。用于处理易溶出的三水铝石型铝土矿时，优点更是突出。目前，全世界生产的氧化铝和氢氧化铝，90%以上是用拜耳法生 产的。由于中国铝土矿资源的特殊性，目前中国大约50%的氧化铝是由拜耳法生产的。 将拜耳法和烧结法二者联合起来的流程称 之为联合法生产工艺流程。联合法又可分为并联联合法、串联联合法与混联联合法。采用什么方法生产氧化铝，主要是由铝土矿的品位（即矿石的铝硅比）来决定 的。从一般技术和经济的观点看，矿石铝硅比为3左右通常选用烧结法；铝硅比高于10的矿石可以采用拜耳法；当铝土矿的品位处于二者之间时，可采用联合法处 理，以充分发挥拜耳法和烧结法各自的优点，达到较好的技术经济指标。 目前全球氧化铝年产量在5500万吨左右，我国的氧化铝产量约为680万吨。 （二）原铝、铝合金及铝材的生产方法 目前工业生产原铝的唯一方法是霍尔－埃鲁铝电解法。由美国的霍尔和法国的埃鲁于1886年发明。霍尔－埃鲁铝电解法是以氧化铝为原料、冰晶石 （Na3AlF6）为熔剂组成的电解质，在950－970℃的条件下通过电解的方法使电解质熔体中的氧化铝分解为铝和氧，铝在碳阴极以液相形式析出，氧在 碳阳极上以二氧化碳气体的形式逸出。每生产一吨原铝，可产生吨的二氧化碳，综合耗电在15000kwh左右。 工业铝电解槽大体上可以分为侧插阳极自焙槽、上插阳极自焙槽和预焙阳极槽三类。由于自焙槽技术在电解过程中电耗高、并且不利于对环境的保护，所以自焙槽技术正在被逐渐淘汰。目前全球原铝年产量约为2800万吨，我国的原铝年产量约为700万吨。 必要时可以对电解得到的原铝进行精炼得到高纯铝。目前的铝合金生产方法主要以熔配法为主。由于铝及其合金具有优良的可加工性能，所以通过锻、铸、轧、冲、压等方法生产板、带、箔、管、线等型材。
（1）添加剂自身或与基体反应生成液相：氧化 铝 是 玻 璃 的 中 间体，在 许 多 玻 璃 中 都 具 有 一 定 的 溶 解 度，如MgO-Al2O3-SiO2(MAS), CaO-Al2O3-SiO2(CAS), Li2O-Al2O3 -SiO2 (LAS)系统。在这些玻璃相存在的情况下，可通过溶解－沉淀机理，促进氧化铝烧结。同时使氧化铝晶粒在长大过程中出现择优生长。在一个方向上具有较高的生长速率，形成棒晶。 （2）与基体氧化铝形成固溶体。 （3）与基体氧化铝通过固相反应生长出新的复合相。 其他因素 其它因素主要包括炉内气氛、烧结过程中是否加压等。早在 1962 年，Coble就讨论了不同气氛对烧结的影响。指出掺杂 质量含量为 的 Al2O3 在氢气和氧气中可烧结到理论密度，而在空气、氮气或氩气中不能。压力的存在有助于气孔的排空，促进样品的致密。同时，对于无压烧结的样品，气氛对氧化铝材料的密度也有重要影响，不同气氛下样品的晶粒大小，尺寸分布，晶粒的长径比等，都出现显著差异。氮气氛下烧结的样品，晶粒长径比更大，尺寸更小，粒度分布也更窄。陶瓷的制备过程，有着复杂的作用机理和影响方式，制备过程中每一个步骤都可能极大的影响到烧结和显微结构。因此控制好制备过程中的工艺参数，或者通过引进和研发新的工艺方法以获得理想结果，一直是材料工作者努力的方向。 微晶氧化铝陶瓷在各行业的应用现状 微晶氧化铝陶瓷具有高强度、高硬度、耐磨损、耐腐蚀、耐高温及高绝缘、低介电损耗、电性能稳定等特性，是先进陶瓷材料中应用领域最广、用量最大、发展潜力最大的一种新型工业材料。全球范围内的能源紧张和生态环境保护意识的增强，促进了微晶氧化铝陶瓷快速发展。 微晶氧化铝陶瓷发展趋势 我国先进陶瓷材料经过50余年的发展，在新产品开发、产业化等方面显示出强劲的势头。氧化铝陶瓷作为先进陶瓷中应用最广的一种材料，伴随着整个行业的发展呈现以下发展趋势： （1）技术装备水平将快速提高：计算机技术和数字化控制技术的发展促进了先进陶瓷材料工业的技术进步和快速发展，诸如自动控制连续烧结窑炉、大功率大容量研磨设备、高性能制粉造粒设备、等净压成型设备等先进的成套设备有利地推动了行业整体水平的提高，同时在生产效率、产品质量等方面也都明显改善。 （2）产品质量水平不断提高：国内微晶氧化铝陶瓷制品从无到有，产业规模从小到大，产品质量从低到较高，经历了一个快速发展的历程。仅以作为研磨介质的氧化铝制品为例，其某些品种或规格的产品已经接近或达到进口产品先进水平，在许多领域已经能够全面替代价格较高的氧化锆产品并且随着制造技术的发展和近净尺寸成型、低温烧结及高效冷加工技术的不断成熟，微晶氧化铝陶瓷制品的质量将进一步提高。 （3）产业规模将迅速扩大：微晶氧化铝陶瓷制品作为其它行业或领域的基础材料，受着其它行业发展水平的影响和限制。从目前氧化铝陶瓷的应用情况看，应用范围越来越宽，用量越来越大。特别是在防磨工程和建筑陶瓷生产方面的用量增加将更为显著。 结束语 总之，微晶氧化铝陶瓷具有稳定的理化性能和十分优异的电性能，近年来在各个领域得到了较为广泛的应用。随着科学技术的发展、制造水平的提高，对氧化铝陶瓷性能也不断提出新的要求，在《中国高新技术产品目录》的高能功能陶瓷、结构陶瓷中，氧化铝陶瓷基片、铬氧化铝陶瓷、微晶氧化铝陶瓷耐磨材料以及其他以氧化铝为主要原料的各种陶瓷材料与制品均收录其中。氧化铝陶瓷新材料的研究、开发与应用将是今后的热点, 同时各种高性能的氧化铝陶瓷新材料、新产品、新技术也将不断涌现。
我还推荐一本书：《氧化铝生产工艺》 这里有下载希望对你有帮住。。下面罗列所有氧化铝的工艺，仅供参考1、半透明氧化铝烧结体与其生产2、醇铝水解法制备高纯超细氧化铝粉体技术3、一水硬铝石型铝土矿精矿生产氧化铝方法4、利用高岭岩(土)生产超纯氧化铝/工艺5、一种球形氧化铝颗粒/制备方法6、热解生产/氧化铝7、一种形态松散/纳米、亚微米级高纯氧化铝/制备方法8、烧结法生产氧化铝提高熟料氧化铝溶出率/方法9、半透明氧化铝烧结体与其制备方法10、水合氧化铝/制备方法11、氧化铝中空纤维膜制备方法12、一种氧化铝吸附剂/制备方法13、溶胶－凝胶氧化铝磨粒14、一种高比表面积氧化铝15、一种氧化铝－氧化锆纤维/制备方法16、氧化铝/生产方法17、一种氧化铝载体/制备方法18、一种γ－氧化铝载体与其制备方法19、高纯纳米级氧化铝/制备方法20、一种作催化剂载体用/纳米级氧化铝与其制备方法21、高温下保持高比表面氧化铝与其制备方法22、烧结法氧化铝生产过程中赤泥分离方法23、一种氧化铝载体与其制备方法24、多孔高氧化铝熔融铸造耐火物与其制造方法25、复合氧化铝/制备方法26、综合利用煤矸石生产氧化铝和电解铝27、高纯氧化铝/制备方法28、一种氧化铝与其制备方法29、一种高烧结活性氧化铝粉体/制备方法30、一种制造高纯超细氧化铝粉/方法31、氧化铝生产烧结法赤泥分离方法32、工业化用层析氧化铝33、超纯纳米级氧化铝粉体/制备方法34、一水型铝土矿石灰拜耳法生产氧化铝工艺35、α－氧化铝细粉与其制造方法36、γ-氧化铝/制备方法37、一种高纯氧化铝填料/制作方法与在转化炉中/应用38、一种生产含有少量氧化钠/氧化铝/方法39、一种氧化铝生产过程中补碱/方法40、一种一水型铝土矿生产氧化铝/母液处理方法41、用于氧化铝生产过程中加入石灰/方法42、用铝电解废弃物制取再生氟化盐、氧化铝/装置43、醇铝气相法制取纳米高纯氧化铝/方法44、一种生产氧化铝工艺过程/补碱方法45、一种拜尔法生产氧化铝/方法46、拜尔法联合生产氧化铝和铝酸钙水泥/方法47、含铁铝土矿生产氧化铝工艺48、一种活性氧化铝/制备方法49、球形氧化铝颗粒与其生产方法50、氧化铝颗粒与其生产方法51、氧化铝粉末52、一种Fe基氧化铝复合材料铝电解惰性阳极与其制备方法53、高热稳定性氧化铝与其制备方法54、用浮选法生产再生氧化铝/工艺55、一种生产超微细氧化铝粉/方法56、一种生产氧化铝/粗液脱硅方法57、α-氧化铝粉末与其制造方法58、纳米氧化铝材料/制造方法59、一种利用粉煤灰制备氧化铝联产水泥熟料/方法60、纳米氧化铝浆组合物与其制备方法61、利用生物发酵废气CO2生产氢氧化铝/工艺62、溶胶、凝胶法制备超细氧化铝工艺方法63、一种烧结法生产砂状氧化铝/方法64、一种连续碳分生产砂状氧化铝/方法65、α-氧化铝纳米粉/制备方法66、细粒状活性氧化铝/制备方法67、利用富铝废渣制备氢氧化铝与氧化铝/方法68、砂状氧化铝分解新工艺69、氧化铝生产分解分级新工艺70、电镀氧化铝/新工艺71、含铝酸钙/物料提取氧化铝工艺72、利用铝型材厂工业污泥制备活性氧化铝/方法73、烧结法氧化铝生产工艺/熟料制备方法74、一种耐高温高比表面氧化铝/制备方法75、以磷化铝制备活性氧化铝/方法76、用工业氢氧化铝生产高纯超细氧化铝/方法77、两组份烧结法氧化铝制备工艺78、消除种分周期性细化/砂状氧化铝生产方法79、α-氧化铝粉末/制备方法80、利用铝型材厂工业污泥制备氧化铝/方法81、一种氧化硅-氧化铝与其制备方法82、一种拜耳法种分生产砂状氧化铝/方法83、用废铝灰生产氧化铝/方法84、一种生产氧化铝新工艺85、一种联合法生产氧化铝降低拜耳法精液αk/方法86、一种球形高纯氧化铝/制备方法87、一种晶种分解生产砂状氧化铝/方法88、一种制备高纯超细活性氧化铝/方法89、γ-氧化铝微球/生产方法90、火成法制备/表面改性氧化铝91、一种氧化铝生产烧结法赤泥分离方法92、一种混联法氧化铝生产拜耳法溶出矿浆稀释方法93、一种中孔氧化铝/制备方法94、一种涂层用活性纳米氧化铝/制备方法95、由工业废料制备纳米氧化铝粉体/方法96、高纯氧化铝粉体/制备方法97、一种从高硅铝土矿中提取氧化铝/方法98、超细活性氧化铝/制备方法99、一种制备小粒径氧化铝粉/方法100、从铝基含镍废渣中回收氧化铝/方法101、烧结法氧化铝生产中高浓度溶出液/生产方法102、一种有序中孔氧化铝/制备方法103、一种纳米氧化铝与其制备方法104、一种用煤矸石生产氧化铝/方法105、一种从粉煤灰中提取氧化铝/方法106、一种制备高纯氧化铝过程中/屏蔽除铁方法107、制备α-氧化铝粉末/方法108、改性氧化铝组合物与其制备方法109、反浮选铝土矿精矿生产氧化铝/方法110、一种氧化铝生产/补碱方法111、一种氧化铝/生产方法112、用于生产α-氧化铝粉末/方法113、一种氧化铝纳米粉体/制备方法114、耐高温/高比表面积复合氧化铝粉体与其制造方法115、一种含添加剂/氧化铝116、制备α-氧化铝粉末/方法117、超细氢氧化铝/制备方法118、与合成氨厂生产相结合/纳米氧化铝粉体/制备方法119、一种处理氧化铝粉体/方法120、一种生产氧化铝/方法121、一种红色氧化铝粉体/制备方法122、一水硬铝石型铝土矿溶出后加矿增浓生产氧化铝/方法123、拜尓法生产氧化铝中预脱硅/方法124、提高氧化铝生产中溶出液Rp/方法125、氧化铝生产中赤泥除砂与排粗/方法126、氧化铝生产中碳酸盐/排除方法127、氧化铝生产溶出后加矿工艺128、用高铝炉渣生产氧化铝/工艺过程方法129、低浓度溶液种分生产粉状氧化铝方法130、低浓度种子分解生产砂状氧化铝/方法131、生产低苏打氧化铝/方法、其装置和氧化铝132、对生产三水氧化铝/拜耳法/改进，该改进涉与铝酸盐溶液与不溶残渣/分离133、一种提高拜耳法生产氧化铝循环效率/方法134、低温制备α-氧化铝细粉/方法135、一种制备氧化铝/方法136、稀硝酸浸渍和煅烧法再生废活性氧化铝/方法137、板状氧化铝颗粒/制备方法138、一种氧化铝纳米纤维/制备方法139、一种高纯纳米氧化铝/连续化制备工艺140、拜耳法氧化铝生产赤泥分离方法141、一种拜耳法生产氧化铝中/苛化工艺142、两段分解生产砂状氧化铝/热交换工艺与其设备143、一种高比表面积高热稳定性氧化铝/制备方法144、一种由粉煤灰制取氧化铝/方法145、一种氧化铝生产溶出系统/清洗卸料方法146、一种氧化铝/生产方法147、载银活性氧化铝抗菌剂与其制备方法148、制备α-氧化铝细粒/方法149、一种氧化铝生产中/化灰方法150、一种提高联合法氧化铝生产回收率方法151、一种烧结法碳分母液浸取钙硅渣回收氧化铝方法152、烧结法种分生产砂状氧化铝/方法153、氧化铝生产中石灰/消化方法154、微粒α氧化铝155、一种液-液萃取降低氧化铝生产精液αk/方法156、制备纳米级氧化铝弥散铁粉/方法157、阶层多孔γ-氧化铝与其制备方法和用途158、一种球形含硅氧化铝与其制备方法159、一种纤维状纳米氧化铝粉体/制备方法160、一种具有粒子内介孔结构/γ-氧化铝纳米粉体/制备方法161、两种浓度精液生产高强度氧化铝/方法162、一种拜尔法生产氧化铝/方法163、一种拜耳法种分生产氧化铝/方法164、铝废渣废灰用于改善一水硬铝石拜耳法生产氧化铝工艺165、两段分解生产砂状氧化铝/成品与种子分级工艺166、氧化铝自粉化熟料与其制备方法167、一种混和型铝土矿生产氧化铝/方法168、片状α-氧化铝晶体和其制备方法169、氧化铝回收170、一种由低铝硅比/含铝矿物制备氧化铝/方法171、一种提取氧化铝/方法172、煤矸石中提取氢氧化铝或氧化铝与其废渣生产水泥/方法173、一种从高铝粉煤灰提取氧化铝与其废渣生产水泥/方法174、从粉煤灰中提取氧化铝与利用废渣生产水泥/方法175、一种氧化铝晶须/制备方法176、一种直接利用煤粉煅烧氧化铝熟料/装置与其方法177、一种气相法纳米氧化铝颗粒/制备方法178、一种新型γ-氧化铝催化剂与其制作工艺179、一种改性氧化铝/生产方法180、一种利用粉煤灰生产二氧化硅和氧化铝/方法181、一种制取多孔氧化铝膜/强烈阳极氧化法182、一种用含铝污泥制备氧化铝/方法183、一种制备有序介孔氧化铝/方法184、利用高铝粉煤灰制取氧化铝和白炭黑清洁生产工艺185、氧化铝烧结体186、一种改进/串联法生产氧化铝/方法187、一种柠檬酸浸出粘土矿生产氧化铝/方法188、一种核壳结构磁性微球形氧化铝与其制备方法189、透明/多晶氧化铝190、新型粉煤灰提取氧化铝工艺191、一种拜耳法生产氧化铝/配钙方法192、一种中低品位铝土矿生产氧化铝/方法193、一种氧化铝生产过程中赤泥/分离方法194、一种从粘土矿中提取氧化铝/方法195、一种从粉煤灰中提取氧化铝/方法196、一种从低品位铝土矿中提取氧化铝/方法197、一种从红柱石矿中提取氧化铝/方法198、一种纳米氧化铝空心球/制备方法199、一种并联法生产氧化铝/工艺方法200、一种混联法生产氧化铝/方法201、混联法生产氧化铝过程中排盐过滤机滤饼/处理方法202、混联法氧化铝生产中过滤机硅渣/处理方法203、一种氧化铝熟料窑进料烧结方法204、提高氧化铝工艺性能/进料处理方法205、用于改进氧化铝工艺特性/进料处理206、氧化铝粒子
摘 要：电阻点焊的组织决定焊接接头熔核的性能，熔核的性能决定焊接的质量。通过模拟 点焊接头的组织，可预测在不同点焊参数下接头的组织形态和力学性能等，从而实现通过寻 求最佳焊接工艺来改善焊件性能的目的。研究铝合金点焊相变组织的分布规律，对优化点焊 设计和工艺参数有重要的指导作用，本文通过应用有限元模拟软件进行数值模拟，对6082 铝合金电阻点焊过程中的组织转变进行模拟与研究，并通过实验进行验证，从而得出电阻点 焊对6082铝合金的组织转变的影响。试验验证表明，数值模拟与试验结果吻合良好，为铝合 金点焊基础理论研究提供了一种有效的分析手段。 关键词：数值模拟；金相组织 ；铝合金；电阻点焊 Abstract Te microstructure of resistance spot welding decide performance of nuclear fusion in welded joint, the performance of nuclear fusion decide welding quality. By simulation, we can predict microstructure and mechanical properties of spot welding in different parameters, so as to achieve the best welding performance by seeking to improve the welding processes. Research on the distribution of microstructure in aluminum spot welding, have an important role in on the design and optimization of process parameters of spot welding. The paper through the application of finite element simulation software to simulate and research the resistance spot welding of aluminum alloy of 6082, and verify it through experiments, so as to know affection resistance spot welding to aluminum alloy of 6082. Experiments show that numerical simulation and experimental results are consistent, providing an effective analysis for spot welding on aluminum alloy. Key words: Numerical simulation; Microstructure; Aluminum alloy; Resistance spot welding 1、铝合金在航空航天、船舶制造、机车和汽车制造业等领域获得了广泛的应用。轿车采用 铝合金制造车身较采用钢板制造车身可减轻车体重量6O%左右，能显著降低燃料消耗和减少 环境污染。但是，铝合金点焊所存在的问题限制了点焊在铝合金汽车生产中的应用，铝合金 点焊的熔核形状不规则，尺寸大小不一，熔核在凝固时极易形成缩孔、缩松和气孔，由于冷 却速度较快，熔核的结晶组织主要是从熔合线向内生长的柱状晶。在这方面，吉林工业大学 的赵熹华等人通过采用熔核的孕育处理技术做了详细的研究，将柱状晶组织变为等轴晶组 织，取得了良好的效果[1]。但是，该技术如何工程化的问题还正在研究之中。如果能对点焊 的相变组织进行有限元模拟计算，得到铝合金点焊过程温度场和相变组织的分布规律，从微 观上改变焊接质量，对提高和稳定点焊质量具有重要意义。 铝合金点焊是一个高度非线性的力、热、电相耦合的复杂过程，随着焊接研究的深入， 温度，相变和热应力之间的耦合效应越来越受到人们的重视。 等人曾提出温度，相 变，热应力之间的耦合关系式， 等人利用该耦合模型对焊接接头进行了有限元计算。 Ronda 等[2]用统一的方法推导了相变规律和相变塑性，建立了相容的 TMM 模型，并形成了系 统理论。Yang 等[3]在热冶金耦合方面也作了深入的研究。他们在模拟温度场、速度场、热循 环以及熔池形状时,采用瞬时、3 维、湍流条件下的热传输和流体流动模型。 本文基于有限元专业焊接模拟软件动态模拟焊接的全过程，进行数值模拟时，考虑了材 料热物理性能与温度的非线性关系，以及相变潜热对温度场的影响，实现温度场和应力应变 场的耦合计算，揭示了铝合金点焊过程温度场和相变组织的分布规律，其结果有助于更好地 了解焊接过程中熔体的运动状态、凝固组织细化和产生缺陷的原因,为正确选择点焊工艺参 数等提供理论指导。 2 点焊相变原理熔核、塑性环及其周围母材金属的一部分构成了点焊接头。在良好的点焊焊接循环条件 下，接头的形成过程是预压、通电加热和冷却结晶三个连续阶段所组成。 （1）预压阶段：在电极压力的作用下清除一部分接触表面的不平和氧化膜，形成物理触点，为焊接电 流的顺利通过及表面原子的键合作准备。（2）通电加热阶段：在热与机械力作用下形成塑性环、熔核，并 随着通电加热的进行而长大，直到获得需要的熔核尺寸。通电刚开始，由于边缘效应，使焊件接触面边缘 处温度首先升高，接着由于金属加热膨胀，接触面和电流场均扩展并伴有绕流现象，而靠近电极的焊接区 金属散热较有利，从而在焊接区内形成了回转双曲面的加热区，其周围产生了较大的塑性变形。随着通电 加热的持续，电极与工件接触表面增加，表面金属的冷却增强，而焊接区中心部位由于散热困难温度继续 升高，形成被塑性环包围的回转四方形液态熔核。继续延长通电时间，塑性环和熔核不断长大。当焊接温 度场进入准稳态时，最终获得椭圆形液态熔核，周围是将熔核紧紧包围的塑性环。（3）冷却结晶阶段：使 液态熔核在压力作用下冷却结晶。由于材质和焊接规范特征不同，熔核的凝固组织可有三种：柱状组织、 等轴组织、“柱状+等轴”组织。 由于点焊加热集中、温度分布陡、加热与冷却速度极快，若焊接参数选用不当，在结晶过程中会出现 裂纹、胡须、缩孔、结合线伸入等缺陷，可通过减慢冷却速度和段压力等措施来防止缺陷产生。 3 点焊熔核有限元仿真点焊是一个多因素及多重非线性的复杂问题。在进行数值模拟时，考虑其可作为轴对称问题，对等厚 板的焊接取l／4平面进行分析。为简化计算，本文假定电极压力恒定。 本文采用简化的轴对称2D模型建立6082铝板点焊的简化模型。出于简化模型的目的，假设上下两块铝 板在与电极端面直径对应的中心部分以及电极端面是粘连的，假设电极-工件间及工件间的接触行为属于无 滑动接触。焊接电流为恒流，材料的热物理性能随温度变化，忽略电流的趋表效应、接触面的热电效应和 接触热阻[4,5]。模型的网格采取自由划分，共含1996个固体单元，2120个节点。被连接材料为6082铝合金， 板厚 mm，采用Cu～Cr合金电极，端部直径6 mm，端部曲面半径40 mm。 材料属性 材料的热物理性能参数是温度的函数，在模拟中，材料的热物理性能除了密度和潜热外，其他如比热、 导热系数、电阻率等均随温度变化。材料在相变和熔化时存在潜热，模拟中将潜热在相变温度区间均匀折 算为比热容，以模拟其产热效果。 6082铝合金是Al-Mg-Si系铝合金，该合金的组织比较简单，主要合金元素为Mg、Si ,另外还有少量的Fe 、Zn 、Cu 、Mn，主要组织组成物为Mg2Si，Mg/Si比为，大部分合金不是含过量镁就是含过量的硅。当镁过量时，合金的抗蚀性好，但强度与成形性能低；当硅过量时，合金的强度高，但成形性能及焊 接性能较低，抗晶间腐蚀倾向稍好。 工艺参数 采用直流焊接电源，焊接电流为14 KA，电极压力为 KN，焊接时间为15个周波(相应频率50 Hz)。 具体方案见表1： 焊接温度场的模拟 焊接温度场的准确计算是焊接冶金分析、残余应力与变形计算以及焊接质量控制的前提，焊件在快速 加热和冷却过程中温度场的正确描述是进行组织转变和焊后接头力学性能分析的前提条件。焊接温度场的 准确计算必须建立起准确的热传递数学模型和符合焊接生产实际的物理模型，并应用有限元 软件的校正工 具，根据具体的焊接工艺和条件对热源进行校正；考虑了材料热物理性能参数与温度的非线性关系，建立 了焊接过程的数学模型和物理模型[6,7]。 在焊接过程中，由热源传给焊件的热量，主要是以辐射和对流为主，而母材和焊接材料获得热能后， 热的传播则是以热传导为主。焊接传热过程中所研究的内容主要是焊件上的温度分布及其随时间的温度变 化问题[8]。因此研究焊接温度场，是以热传导为主，适当地考虑辐射和对流作用。 焊件上某点瞬时的温度分布称为温度场，可以表示为： T T ( X , Y , Z , t ) 式中 T 为焊件上某点的瞬时温度，(x , y , z)是某点的坐标，t是时间。 因此非线性瞬态热传导问题的控制方程可以表示为： 式中 c、ρ为材料的比热容、密度，T为温度场的分布函数，t为时间，kx , ky , kz分别为x , y , z方向 上的导热系数； Q是内热源。 温度场计算时, 将模型的对称面定义为绝热边 界条件, 即 其他周围表面定义为换热边界条件, 即 式中 是材料的热导率，n是边界表面外法线方向，α是表面换热系数，Ta是周围介质温度，Ts是物体表面 温度。 点焊相变组织的模拟 相变潜热 焊接过程中伴随着相的转变，在有限元计算中其产生的相变潜热以焓的形式表示[9]，即 式中 (T )c(T ) 分别为材料的密度和比热，均为温度的函数。 在某一温度增量区间，所产生的总的相变潜热表示为各相值的叠加，即 式中：Aj为第j 相的相变潜热，V j 为第j 相的转变体积比,且 å V j = 1 ；n是材料中相的个数。相的转变体积比,且 ；n是材料中相的个数。 相变模拟原理 对于铝合金的相变模拟，主要通过铝合金的回复与再结晶原理，如图1。如果材料有经过温度循环，当 最高温度高于重结晶温度时，重结晶开始发生并产生影响。材料重结晶的比例不仅取决于最高温度，也取 决于热循环过程。可以用如下公式来计算： 等温反应动力学： 非等温反应动力学附加规律： 模拟计算结果 温度场的模拟结果 如图 2 为焊接时间 250ms 时 l／4 平面所成的温度分布，再通过 sysweld 有限元软件，分别在熔核区 中心，熔合线，热影响区，母材组织上取四个固体单元，形成如图 3 所示的温度曲线。由图 2，3 可以看出 在焊接过程中，熔核中心的最高温度可达 720℃，且长时间温度维持在 700℃左右；熔合线附近可达 600℃， 也长时间维持在这个温度；热影响区最高温度可达 500℃左右；而母材最高温度只达到 300℃左右。 相变组织的模拟结果 通过有限元模拟可得到如图4所示结果，6082铝合金点焊结果会出现明显不同的三相分布分别为：母 材、热影响区和熔核区组织。 4 结果分析和讨论由模拟分析结果可以看出， 6082 铝合金点焊会出现比较明显的三种组织的分布，再根据模拟所用的 焊接参数进行试验验证，然后进行金相组织观察（试样用凯勒试剂浸蚀）。可以得到图 5－图 9 的微观组织 图。 由图 5 可见，6082 铝合金点焊组织有着明显的三个组织相分布，中间的小圆为熔核部分，外圆为热影 响区，外边即为母材，与模拟的相变结果（图 4 所示）完全相同。 铝合金的主要热处理方式是固溶处理和时效处理，通过第二相的沉淀硬化来提高强度、硬度等性能。 6082 铝合金为 T4 状态（固溶处理＋自然时效）是经固溶、时效后的合金，其主要强化相是 Mg2Si。在焊 接热循环的影响下，铝合金基体中的这些沉淀相粒子将发生再次固溶、析出和长大过程，对焊接前的基体 产生或多或少的破坏。它们的熔点为 595℃，焊接加热温度超过这一熔点时,部分强化相就会熔解[10]。 图 6 为母材组织，其铝合金基体上分布着粗大且呈长条形的析出相；图 7 为熔核中心组织，其内组织 主要为细小的等轴晶粒；图 8 为处于塑性环熔合线周围的组织，靠近熔合线的熔核区主要是柱状晶粒和部 分等轴晶粒，靠近熔合线的热影响区为粗大的晶粒；图 9 为热影响区中心组织，其铝合金基体上的析出相 细小且呈圆粒状。 从图 4 可以得知，在塑性环内的熔核区中心最高温度远远高于 595℃，可达 720℃左右，且比较长时间 的维持在 700℃，这个温度使熔核区中心的晶粒完全的熔化，在铝合金基体上的第二相重新熔化和固溶， 化合物因固溶而进一步减少。在铝合金基体上分布着弥散的，细小的第二相对晶界移动起着重要的阻碍作 用，第二相质点越细小，数量越多，则阻碍晶粒长大的能力越强，所形成的晶粒也就越细小，且在熔核区 内合金元素溶入的比较多，在很大程度上阻碍了晶界的移动，焊接为快速加热，金属内存在的晶格畸变现 象来不及回复，自扩散系数增加，使合金再结晶晶核增多，造成晶粒细小，所以在熔核中心冷却后形成的 组织为细小的等轴晶粒；由于点焊冷却速度较快，靠近熔合线的熔核区的结晶组织主要是从熔合线向内生 长的柱状晶。运用图 1 描述的铝合金重结晶现象可以发现，靠近塑性环的热影响区的晶粒处于长大阶段， 晶粒生长方向与热流方向一致，有着明显的粗大晶粒且在晶界上分布一些析出相，应为晶粒长大区；6082 合金母材组织为板材组织，其析出相方向与板材成形方向一致，也有少量析出相呈三角形，在晶界上析出， 由于其含有 Cu，Mg，Al，Si，Mn 等合金元素，析出相比较复杂，主要为 Mg2Si。图 6 中的母材组织为退 火组织，所以其部分析出相变的相对细小和一定的圆形状。对于热影响区，其析出相明显比母材组织细小， 且没有方向性，但已经开始出现圆粒状，分布也比母材组织均匀，但还是有一部分为粗大的析出相，且呈 长条形，没有完成再结晶，由图 1 铝合金重结晶原理可知其组织应为回复区和回复再结晶区，晶界基5 结 论1、本文采用数值仿真手段预测熔核的组织，运用sysweld的相变模拟原理，完成对6082铝合金点焊组织的 模拟和预测。 2、采用本文提出的有限元点焊模型，运用相变模拟软件，可以模拟出与实际焊接结果十分吻台的结果，因 此可作为选择和优化点焊参数的一个有效工具。 3、6082铝合金熔核区晶粒细小，组织分布均匀而且弥散，热影响区有着比较明显的回复区，回复与再结晶 区和晶粒长大区，母材组织为板材组织，晶粒方向为轧制方向，且铝基体上分布大量粗大的第二相质点。 4、点焊接头相变组织的模拟是一项新技术，它尚处于起步阶段，在理论上还存在着尚未澄清问题，另外在 计算方法上也有改进余地，其应用更接近空白，因此，有必要从理论和计算方法上进行系统而有深入的 探索，以使新兴方法尽快用于工程实践。 参考文献：赵熹华,姜以宏,薄件点焊熔核凝固组织分析，焊接学报，1994(2):89~93. 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主要考虑3个方面：首先，确定焊接方法，一般采用惰性气体保护焊，如钨极氩弧焊（TIG)或熔化极氩弧焊（MIG）。其次确定焊接材料，焊丝一般采用与母材成分相同的焊丝。最后，还要确定是否采用预热等工艺措施，铝合金焊接时当壁厚大于25mm时，要预热，一般预热温度在250℃以上。
铝，是一种化学元素。它的化学符号是Al，它的原子序数是13。铝元素在地壳为了更有效地焊接铝合金，人们发展了激光-电弧复合焊接工艺。激光-电弧复合
激光焊接铝合金，因为铝表面比较平且光亮，所以激光照在上面易形成镜面发射，真正被铝吸收的能量可能只有百分之三十左右，激光功率的选择要根据你的焊件大小和焊料熔化温度有关，为了使工件（管材）受热均匀，我们用4个激光头同时照射，功率各是100w。保护气体采用惰性气体，不能采用氮气，氮气高温下会与铝发生反应，电流主要影响熔池深度，气体则保护熔池高温下不与空气中氧气反应，当然气体流量过大会带走大量反应热导致热输入不够，根据情况适当调节，TIG焊热输入铝能吸收百分之六十到七十间，具体参数也是根据工件尺寸来设定，焊接原理和前面的类似，根据实际情况确定了，试试吧！
铝镁合金焊缝中的气孔主要是由氢引起的。氢的来源有:焊丝和板材中溶解的氢及 其表面氧化膜吸附的结晶水；氩气中的氢和湿气；焊接时由于保护不好空气中的氢和水气进入焊 接熔池等。氢在铝的熔点温度下溶解度发生突变，并随温度增加而急增。铝镁合金在焊接时，焊 缝中能否产生气泡首先取决于溶入氢的浓度，在溶入氢的浓度小于 cm/100g 时，形成气泡 的可能性极小。但在实际焊接过程中，由于某些因素控制不严，在电弧高温作用下，溶解于铝中 氢的浓度就会大于 cm/100g，此时气孔的产生主要取决于结晶速度：当结晶速度快到恰好 抑制了气泡的形成，则氢只能饱和固溶于焊缝金属中，而不以气泡形式逸出，气孔就会发生；当 结晶速度足够慢，已形成的氢气泡来得及逸出焊缝溶池时，也不会形成气孔；当结晶速度正好使 气泡能够形成而来不及逸出时便产生气孔。其次铝镁合金的导热性强，在同样的工艺条件下其熔 合区的冷却速度是钢的4~7倍，不利于气泡的浮出，实际冷却条件下是非平衡状态。实际生产中 发现铝镁合金对氢的溶解度较大，对气孔的敏感性比纯铝低，出现的气孔比较少。 弧柱气氛中水分弧柱空间总是或多或少存在一定数量的水分，尤其在潮湿季节或湿度大的环境里进行焊接时，由 弧柱气氛中的水分分解产生的氢，溶入过热的熔融金属中，是焊缝气孔产生的主要原因。 弧柱气氛中的氢形成焊缝的气孔还与其在铝镁合金中溶解度的变化特性有关，如图3-1所示。在 平衡状态下，氢的溶解度沿图中的实线发生变化，在凝固点时可从 mL/100g 突降到 ，相差约20倍（在钢中只差不到2倍），这就是形成气孔的重要原因之一。况且铝镁 合金的导热性很强，在同样的工艺条件下，熔合区的冷却速度是高强钢的4~7倍，不利于气泡的 浮出，更易促使形成气孔。而在实际的冷却条件下是非平衡状态，溶解度变化沿a 间溶解度差所造成的气泡数量虽然不多，但可能来不及逸出，而在上浮途中被“搁浅”，形成粗大而孤立的“皮下气孔”；同样，若 冷却速度较小，从a 到b’气孔虽然多一些，但可能来得及聚合浮出，在凝固点时，由于溶解度 突变 c’)，伴随着凝固过程可在结晶的枝晶前沿形成许多微小气泡，枝晶晶体的交互生长致使气泡的生长受到限制，并且不利于浮出，因而可沿结晶的层撞线形成均布形式的 小气孔，称为“结晶层气孔”。 不同的合金系统，对弧柱气氛中水分的敏感性不同，纯铝对气氛中水分最为敏感。Al-Mg 合金含 Mg 量增高，氢的溶解度和引起气孔的临界分压PH2均随之增大，因而对吸收气氛中水分不太敏感。 相比起来，仅对气氛中水分而言，同样焊接条件下，纯铝焊缝产生气孔的倾向要大些。 不同的焊接方法，对弧柱气氛中水分的敏感性也是不同的。TIG 或MIG 焊接时氢的吸收速率和吸 收数量有明显差别。在MIG 焊接时，焊丝是以细小熔滴形式通过弧柱而落入熔池，由于弧柱温度 最高，且熔滴比面积很大，熔滴金属显然最有利于吸收氢；而TIG 焊接时，主要是熔池金属表面 与气体氢反应，因其比表面积小和熔池温度低于弧柱温度，吸收氢的条件不如MIG 焊时有利。同 时，MIG 焊的熔池深度一般大于TIG 焊时深度，也不利于气泡的浮出。所以，MIG 焊焊接时，在 同样的气氛条件下，焊缝气孔倾向要比TIG 焊时大些。 氧化膜中水分在正常的焊接条件下，对于气氛中的水分已经尽量加以限制，这时，焊丝或工件的氧化膜中所吸 附的水分将是生产焊缝气孔的主要原因。而氧化膜不致密、吸水性强的铝合金，要比氧化膜致密 的纯铝具有更大的气孔倾向。这是因为铝镁合金的氧化膜是由Al2O3和MgO 所构成，而MgO 越多， 形成的氧化膜越不致密，因而更容易吸附水分。 MIG焊接时，焊丝表面氧化膜的作用将具有重要意义。MIG 焊接时，由于熔深较大，工件端 部的氧化膜迅速熔化掉，有利于氧化膜中水分的排除，坡口氧化膜对焊缝气孔的影响就小得多了。 焊丝表面氧化膜的清理情况对焊缝含氢量的影响是比较大的， Al-Mg 合金焊丝，则其影响更显 著。实践表明，在严格限制弧柱气氛水分的MIG 焊接条件下，用Al-Mg 合金焊丝比用纯铝焊丝时 具有较大的气孔倾向。 TIG 焊接时，在熔透不足的情况下，母材坡口根部未除净的氧化膜中所吸附的水分，常常是产生 焊缝气孔的主要原因。这种氧化膜不仅提供了氢的来源，而且能使气泡聚集附着。在刚刚形成熔 池时，如果坡口附近的氧化膜未能完全熔化而残存下来，则氧化膜中水分因受热而分解出氢，并 在氧化膜上萌生出气泡；由于气泡是附着在残留氧化膜上，不容易脱离浮出，而且还因气泡是在 熔化的早期形成的，有条件长大，所以常常造成集中形式的大气孔。这种气孔在焊缝根部有未熔 合是就更严重。坡口端部氧化膜引起的气孔，常常沿着熔合区原坡口边缘分布，且内壁呈氧化色 彩，是其重要特征。由于Al-Mg 合金比纯铝更容易形成疏松而吸水性强的厚氧化膜，所以Al-Mg 合金比纯铝更容易产生这种集中形式的氧化膜气孔。为此，焊接铝镁合金时，焊前必须特别仔细 地清理坡口端部的氧化膜。 顺便提到，母材表面氧化膜也会在近缝区引起“气孔”，主要发现于Al-Mg 合金气焊的条件下， 实际上用气焊火焰沿板表面加热一道后，也能看到这种现象。这种“气孔”往往以表面密集的小 颗粒状的“鼓泡”形式呈现出来，也可认为是“皮下气泡”。关于这种“气孔”的产生机理，还 没有比较合理的解释。 材料特性由于液态铝在高温时能吸收大量的氢，冷却时氢在其中的溶解能力急剧下降，在固态时又几乎不 溶解氢，致使原来溶于液态铝的氢大量析出，形成气泡。同时，因铝及铝合金密度小、导热性很 强，不利于气泡的逸出，因此，铝及铝合金焊接易产生气孔。此外，铝镁合金化学活泼性强，表 面极易形成熔点高的氧化膜Al2O3和MgO，由于MgO 的存在，形成的氧化膜疏松且吸水性强，这 就更难避免焊缝中产生密集气孔。用TIG 焊，虽然负半周瞬间氩离子对氧化膜具有“阴极雾化” 作用，但并不能去除氧化膜中的水分，因而铝镁合金焊接比纯铝具有更大的气孔倾向。 氩气的流量与纯度氩气的流量是影响熔池保护效果的一个重要参数。流量过小，氩气挺度不够，排除周围空气能力 弱，保护效果差。但是流量过大，不仅浪费氩气，而且会引起喷出气流层流区缩短，紊流区扩大， 将空气卷入保护区，反而降低了保护效果，使焊缝易产生气孔。这一点在现场施焊时，往往被忽 视。因此，必须选择合适的氩气流量。氩气流量与喷嘴直径大小有关。氩气的纯度对焊接质量也 有较大的影响。氩气纯度低、杂质多，可增加弧柱气氛中氢的含量，同时也降低“阴极雾化”效 焊接工艺焊件坡口准备、组对方式和焊接工艺参数的选择对防止气孔产生至关重要。焊件组对时根部留有 间隙，可使氧化膜有效地暴露在电弧作用范围内。改变焊接参数可影响气体逸出和溶入熔池条件。 焊接速度过慢，熔池保留时间长，增加氢的溶入量；焊接速度较快，易产生未焊透和未熔合缺陷。 实践证明，采用较快的焊接速度，并配以较大的焊接电流，可有效防止气孔的产生。增大焊接电 流不仅能保证根部熔合，而且能增加电弧对熔池的搅拌作用，有利于根部氧化膜中气泡的浮出， 从而减少气孔的产生。 焊接操作技术掌握熟练的操作技能也是防止气孔的一个重要环节。铝镁合金管道现场焊接位置一般为全位置焊 接，施焊时金属熔池所处空间位置不断改变，操作难度较大。但焊枪与工件表面后倾角不能随熔 池位置的改变而任意改变。若夹角过小，其内侧产生紊流，外侧则氩气挺度不够，气体保护熔池 效果差。水平管仰焊接头部位可采用交叉接头法，以避免接头部位产生密集气孔。此外，钨极伸 出长度过长、电弧过长或不稳等，都可能造成保护气体的污染而使焊缝产生气孔。 其它影响因素除上述因素外，还应注意环境因素等方面的影响。在高湿度的环境下，焊丝或输氩管内壁易吸附 结晶水。因此，环境相对湿度愈低愈好。环境温度低于5C 施焊时要预热。
镁合金成形技术研究进展熊守美1 , 苏仕方2(11 清华 - 东洋镁铝合金成形技术研究开发中心 , 清华大学机械工程系 100084 ; 21 中国机械工程学会铸造分会 ,辽宁沈阳 110022)摘要: 镁合金材料及其成形技术的研究和开发对于扩大镁合金在我国的应用具有十分重要的意义。根据第四届中国国际压铸会议论文资料, 综述了国内外镁合金材料及其成形技术的的国内外发展趋势, 包括材料、成形技术及数值模拟等, 展望了镁合金的开发与应用前景。关键词: 镁合金; 材料; 成形技术; 数值模拟中图分类号: TG24912 ; TG14612 2 文献标识码: A 文章编号: 100124977 (2005) 0120020204+Research Progress on Processing Technologyof Magnesium AlloysXIONG Shou2Mei1 , SU Shi2Fang2(11Tsinghua2TOYO R &D Center of Magnesium and Aluminum Alloys Processing Technology , Departmentof Mechanical Engineering , Tsinghua University , Beijing 100084 , China ; 21Foundry Institution of ChineseMechanical Engineering Society , Shenyang 110022 , Liaoning , China)Abstract : Research and development of magnesium alloys and their processing technology are of greatimportance in promoting domestic applications of magnesium alloys in China. Based on the conferencepapers of the 4th China International Die casting Congress & Exhibition , this paper reviewed the trend ofresearch and development of magnesium alloys and their processing technology at home and abroad , in2cluding materials development , processing technology , and numerical simulation technology , etc. At thesame time , the prospect for magnesium applications was also : magnesium alloy ; materials ; processing technology ; numerical simulation镁合金正被广泛用于汽车、航空、电子以及消费原因 , 使它难以作为关键零部件 (如发动机零件) 材品工业中的各种结构件。尽管这些应用的增长主要受料在汽车等工业中得到更广泛的应用。同时镁合金密重量减轻的驱动 , 但是 , 镁合金的其它优点也起着重排六方的晶体结构决定了其塑性变形能力较差 , 如何要的作用。其一 , 是它们对压铸工艺的独特适应性 ,解决这一问题是镁合金应用的关键之一。针对上述问可以高速生产近终形零件; 其二 , 优良的模具寿命所题 , 研究人员取得了以下进展。节约的生产成本 , 可以弥补其原材料价格比铝合金稍111 压铸镁合金材料开发贵的不足 , 增强与压铸铝合金的竞争力; 此外 , 极好针对商用压铸镁合金抗高温蠕变性能较差的现状 , 以的可加工性能和减振性能也是镁合金具有的重要性AZ 91 合金为基准合金 , 一汽铸造研究所的研究人能。中国现在是世界上最大的镁生产及出口国 , 但镁员〔1〕进行了抗高温蠕变压铸镁合金的开发。论文讨合金在中国工业 , 尤其是汽车工业中的应用仍很有论了稀土元素 Ce , Y, Nd 以及 Ca 和 Si 的添加对压限。因此 , 深入开展镁合金及其成形技术的研究开铸镁合金在常温拉伸性能以及 150 ℃条件下的蠕变行发 , 对于扩大镁合金在中国工业中的应用具有十分重为 , 显微组织的影响 , 以及对表面处理和腐蚀试验的要的意义。影响 , 并进行了实际产品的生产。在第四届中国国际压铸会议的 50 余篇学术论文该文综合考虑合金的化学成分、合金元素的固溶中 , 涉及镁合金及其成形技术的相关论文、学术报告度、各种金属间化合物 , 在保持 AZ 91 合金基本成分有 10 余篇 , 本文将从镁合金材料、成形工艺 , 镁合不变的条件下 , 设计了四组试验合金进行考查。采用金熔体保护及镁合金成形过程数值模拟等方面总结会挤压的方法试制了 30 种成分合金试棒 , 对试棒的常议论文所涉及的相关领域的研究进展。温力学性能和腐蚀行为进行了测试 , 并初步考查了铸造性能和蠕变抗力。通过试验 , 开发的新合金性能接1 镁合金材料研究近德国大众公司开发的 MRI2153 合金 , 合金工艺性能耐热性及疲劳性能是阻碍镁合金广泛应用的主要与 AZ 91 合金相当 , 可以采用与 AZ 91 合金相同的生收稿日期: 2004211220 收到初稿 , 2004211229 收到修订稿。作者简介: 熊守美 (1966 - ) , 男 , 湖北麻城人 , 博士 , 博士生导师 , 主要从事压铸工艺和技术方面的研究。E2mail: smxiong @tsinghua1edu1cn铸造熊守美等: 镁合金成形技术研究进展·21 ·产工艺。在采用沈阳应用化学研究所低成本的电解镁造四大方面为主。其中压铸仍为最主要的成型工艺 ,- 稀土中间合金情况下 , 有效地控制了成本。在蠕变我国镁合金压铸件产量由 1995 年的 1 562 t 提高到试验中发现 , Mg2Al2Re2Zn 体系中的强化相 Al11Ce3 在2002 年的 4 950 t , 7 年里产量增长了 2 倍多 , 平均少量 Ca 存在下稳定性可以进一步提高。Nd 和 Y的添年增长率达 18 %。利用镁合金压铸件代替传统铸铁、加不会使 AZ 91 合金的晶粒度改变 , 但可以产生固溶铸钢件 , 甚至代替铝压铸件 , 正成为制造业特别是汽强化 , 具有极佳的蠕变性能。车制造业的发展趋势〔4〕。112 压铸镁合金的低周疲劳行为研究211 镁合金压铸沈阳工业大学的研究人员〔2〕通过试验发现: 压目前 , 镁合金压铸工艺的研究热点主要集中在两铸态 AZ 91 疲劳寿命最低; 在高应变幅条件下 , 压铸大方面: 镁合金压铸零件的开发设计和镁合金压铸工态 AM50 + Nd 疲劳寿命高于镁合金 AZ 91 , 在较低艺的完善创新。随着模具设计水平和压铸零件性能的应变幅条件下 , 压铸态 AM50 + Nd 的寿命要低于经提高 , 镁合金压铸件的应用领域已经从传统的笔记本过固溶处理的 AZ 91 的疲劳寿命; 经过固溶处理的电脑外壳、手机外壳等表面覆盖件发展到了发动机支AZ 91 镁合金的过渡疲劳寿命明显高于压铸态 , 压铸架、轮毂、框架件等受力部件以及安全部件。态 AM50 + Nd 镁合金的过渡寿命要高于压铸态 AZ相应地 , 为了满足不断提升的零件性能要求 , 随91。经过固溶处理以后 AZ 91 中的β相消失 , 使材料着材料科学和其他科学技术的进步 , 在传统压铸工艺的延展性增加 , 循环硬化程度有所降低。的基础上衍生出了真空压铸、充氧压铸、超低速压铸113 镁合金的铸态组织研究等诸多分支技术。其中真空压铸以其极低的铸件含气镁铝合金在未经变质处理时 , 铸态下晶粒尺寸可量、较好的设备兼容性和优异的铸件性能等优点得到达 3 ×10 ～5 ×10 m , 组织很粗大。合金的组织决2424了高度重视和大力发展。众所周知 , 压铸件的气孔问定性能 , 性能决定合金的应用 , 以往镁合金的组织控题是限制其性能提高的主要瓶颈。真空压铸在传统压制主要是为了提高其塑性变形能力。因为镁合金为密铸工艺周期上耦合真空系统抽除型腔气体 , 是一种减排六方 , 这就决定了其塑性变形能力较差。而实践证少压铸件气孔 , 去除铸模内气体和润滑剂蒸汽的有效明 , 细小等轴晶可以改善镁合金的塑性变形能力。而方法。目前研究的热点是如何在型腔内得到更高的真半固态触变成形也要求初始的铸态组织应为细小的等空度 , 及相应的模具密封工艺。高真空压力铸造得到轴晶组织 , 因此如何控制镁合金的组织是镁合金半固的零件不仅可以大大降低微孔和气孔等铸造缺陷 , 还态成形的关键之一。可以进行热处理和压铸焊接〔5〕。常用的镁合金组织控制工艺主要有液态处理法和沈阳工业大学的研究人员〔6〕研究了压铸镁合金固态处理法两大类。液态处理法由于简单、易于实轮毂缺陷的产生原因 , 通过对浇注系统和零件结构的现 , 不外加额外设备等 , 在工业应用中具有广阔的空改进及压铸工艺参数的调整 , 有效地仿真了缺陷的产间。液态处理法包括添加晶粒细化剂法、过热处理生 , 明显改善了压铸镁合金轮毂件的质量。法、熔体搅拌法两大类。固态处理法包括等静角压清华大学的研究人员〔7〕与一汽合作 , 系统地研(ECEA) 法、大比率挤压法和铸造粉末法。但对以究了各种压铸工艺参数对镁合金压铸件质量的影响规上这些方法的机理还不是很清楚或是方法正处于试验律 , 成功开发了一汽集团首件镁合金压铸件并投入实阶段。对镁合金的组织控制机理缺乏了解 , 产生了一际生产。目前 , 正进行镁合金真空压铸及超低速压铸些混淆 , 导致工业中对镁合金的组织控制主要依靠经的实验研究。验的方法〔3〕。到目前为止 , 对镁合金组织控制的研212 低压铸造究 , 主要集中于外来质点对形核的促进作用、抑制晶低压铸造由于其充型过程的平稳性和良好的排气粒生长的作用和溶质对形核率的影响。在镁合金熔体性能 , 被广泛应用于轮毂等对铸件缺陷较为敏感的零中加入少量的孕育剂 (MgCO3、C2Cl6、FeCl3 等) 或件制造。而传统低压铸造工艺所采用的压缩空气 , 由溶质原子 (Zr、Ca、Sr、RE 等) , 能细化镁合金的铸于气体纯度不够及氧的分压过高所造成的氧化和吸气造组织并改变沉淀物的形貌 , 提高镁合金的力学性等问题会造成铸件的氧化夹杂、微裂纹、缩孔和缩松能 , 改善压力加工性能。但是 , 镁合金组织细化的研等铸造缺陷 , 限制了低压铸造的推广。采用电磁泵充究和应用远不如铝合金的深入 , 值得进一步研究。型的低压铸造新工艺技术 , 以电磁泵充型技术为核心 , 在加压充型和保压时 , 采用非接触式的电磁力直2 镁合金成形技术研究开发接作用于液态金属 , 实现了铝液的平稳输送和充型 ,当前 , 镁合金的成型工艺仍然以 压 力 铸 造并防止由于紊流所造成的二次污染 , 得到了较高的铸(HPDC) 、低压铸造 (L PDC) 、挤压铸造和半固态铸件质量。同时引入计算机控制系统 , 提高了工艺执行Jan. 2005·22 ·FOUNDRYVol154 No11的准确度 , 也使生产效率得到了提升〔8〕。此外 , 由体保护原理的基础上 , 讨论了各种混合气体保护的缺于电磁泵低压铸造工艺所采用的开环控制方式对控制点 , 研究了不同配比、不同的温度和操作条件下精度具有较高的要求 , 针对工艺参数的测定和电磁设HFC2134a 气体对液态镁合金的保护效果 , 并且研究备的开发也展开了一系列研究工作〔9- 10〕。了相关工艺参数和防护工艺。研究结果认为 HFC2213 半固态铸造134a 气体相对于 SO2 和 SF6 具有更优良的保护特性 ,半固态铸造工艺自诞生以来一直受到了广泛的关可作为镁合金熔体气体保护的一种优先选择。注 , 处于研究的前沿。由于该项技术对设备依赖性较4 镁合金压铸过程数值模拟大 , 目前研究重点主要集中在设备性能的提升和完善上。新开发的第二代触变成形机 , 最高射出速度达到在镁合金压铸生产过程中 , 液态或半固态的金属5 m/ s , 其螺杆、套筒等关键部件采用新型合金 , 耐在高速、高压下充型 , 并在高压下迅速凝固 , 容易产高温及热传导性能有所提升 , 锁模机构的刚性和速度生气孔等铸造缺陷。由于镁合金压铸充型速度比铝合得到加强 , 降低了能耗 , 得到了更高的铸件质量和生金更高 , 凝固速度更快 , 因此 , 镁合金压铸对模具的产效率〔11〕。与此同时 , 针对触变成形法的研究也促流道系统及热平衡设计提出了更高的要求。充分了解使了一批新技术的投入使用 , 如热流道系统、长喷嘴充填过程的流动和换热规律 , 设计合理的铸件、铸型技术、触变成形锻压工艺等。结构及浇注系统 , 选择恰当的压铸工艺参数 , 不仅可214 挤压铸造以降低铸件废品率 , 提高铸件质量和生产效率 , 而且挤压铸造在镁铝合金材料领域 , 以其高铸件质可以延长模具的使用寿命。数值模拟方法为解决上述量、高力学性能和高致密度得到了密切的关注。挤压问题提供了有效的手段。通过压铸充型过程流场、温铸造可以使任何壁厚的零件进行固溶热处理 , 从而得度场的数值模拟 , 能够较准确地表达压铸充型过程的到高于常规压铸的力学性能。另一方面 , 挤压铸造可流动和传热规律 , 实现理想的型腔充填状态及模具热以利用在凝固过程中加压的方法 , 得到优于低压铸造平衡状态 , 预测可能产生的卷气、冷隔等缺陷 , 进而的铸件致密结构。同时 , 挤压铸造和半固态铸造的密优化压铸工艺 , 对实际压铸生产具有重要的指导意切联系也使这项技术处于研究的热点。目前挤压铸造义。因而 , 计算机模拟仿真技术被广泛用于镁合金压面临的主要问题是对技术和过程控制要求过高 , 要求铸件的模具设计及工艺分析。的投资比较高。目前的研究重点主要集中在挤压顶清华大学的研究人员〔4〕长期从事压铸过程模拟针、吸热棒的运用 , 挤压位置的选择 , 工艺参数的控仿真技术的研究工作 , 并成功将模拟仿真技术用于镁制等方面〔12〕。合金压铸件的模具设计优化、热平衡分析及模具热应挤压铸造既可以采用专用设备进行生产 , 也可以力和变形的分析。同时 , 特别对压室中的液态金属流在常规压铸机上进行。他解决了传统压铸机不能生产动进行了模拟 , 系统地研究了低速压射速度及压室充厚大件 , 压铸件普遍存在的缩孔缩松问题 , 可生产各满度等参数对压室中的气体卷入 , 并在此基础上提出种不同强度和流动性的合金 , 简化了压铸模具设计的了低速压射的优化工艺。思路 , 降低了简单零件的压铸模具成本 , 使得中小批沈阳工业大学的研究人员〔15- 16〕采用 FLOW3D量零件使用压铸工艺生产变成可能。以挤压铸造技术对不同镁合金铸件的充型过程及凝固过程进行了模拟为基础 , 对常规铸造、低压铸造和传统挤压铸造机进分析 , 为镁合金压铸件模具设计及预测缺陷位置提供行的改造为挤压铸造技术的推广做出了贡献〔13〕。了理论指导 , 有效地提高了镁合金压铸件质量及降低模具设计成本。3 镁合金熔体保护5 结束语镁及镁合金的气体保护熔炼技术是目前生产高纯度、高品质镁合金的技术关键。20 多年前 , 在熔炼随着镁合金压铸件的广泛应用 , 提高其压铸性能镁和镁合金时采用 SF6 做保护气体 , 是当时镁工业界和抗高温蠕变性能已成为当前重要的研究课题。我国最大的进步。因为它消除了以前使用 SO2 和熔剂熔的稀土资源丰富 , 稀土镁合金的性能优良 , 开发具有炼所产生的大多数问题。但到了 1990 年 , SF6 和类中国特色的压铸稀土镁合金 , 提高其抗高温蠕变性似物的高温室效应 (是 CO2 的 24 000 倍 , 并能在大能 , 具有重要意义。气中长期存在 3 200 年) 迫使镁工业用户必须寻找技压铸是镁合金最主要的成形工艺 , 为了进一步提术上可行 , 经济、环保的替代保护气体。寻找 SF6 的高镁合金零件的的质量及扩大镁合金的应用领域 , 应替代保护气体是目前镁工业界的一个重要课题。积极开展一些新的成形工艺方法 (如真空压铸、超低华北工学院的研究人员〔14〕在论述镁合金熔体气速压铸、挤压铸造、半固态铸造等成形方法) 的基础铸造熊守美等: 镁合金成形技术研究进展·23 ·研究工作。镁合金成形技术对工艺过程提出了更高的四届中国国际压铸会议论文集 〔C〕. 北京: 机械工业出版社 ,要求 , 采用数值模拟技术可以优化成形工艺 (模具设2004. 35 - 39〔9〕 许音 , 彭有根 , 杨晶. 直流电磁泵低压铸造系统工艺参数测定计) , 控制模具热平衡 , 提高产品质量和降低废品率。〔A〕. 第四届中国国际压铸会议论文集〔C〕. 北京: 机械工业出版社 , 2004. 84 - 88参考文献:〔10〕 刘云 , 杨晶 , 党惊知. 磁铁结构参数对电磁泵磁场强度的影响〔1〕 刘海峰 , 佟国栋 , 侯骏 , 等. 含稀土抗蠕变压铸镁合金的开发〔A〕. 第四届中国国际压铸会议论文集〔C〕. 北京: 机械工业〔A〕. 第四届中国国际压铸会议论文集 〔C〕. 北京: 机械工业出版社 , 2004. 103 - 108出版社 , 2004. 145 - 155〔11〕 李博文. 新一代触变成形机特点〔A〕. 第四届中国国际压铸会〔2〕 申健 , 洪成森 , 李锋 , 等. 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