铝合金的熔炼、铸锭与固溶处理

一、实验目的：

掌握铝合金熔炼的基本原理，它是采用加热的方式改变金属物态，熔体，并使其满足部纯洁度、

并应用在熔炼的实践中。熔炼是使金属合金化的一种方法，使基体金属和合金组元按要求的配比熔制成成分均匀的

熔体的质量对铝材将给制品的使用带

而铸造是一

铸造温度和其他特定条件的一种工艺过程。

如果熔体质量先天不足，

的加工性能和最终使用性能产生决定性的影响，

来潜在的危险。因此，熔炼又是对加工制品的质量起支配作用的一道关键工序。种使液态金属冷凝成型的方法，

它是将符合铸造的液态金属通过一系列浇注工具浇入到具有

一定形状的铸模（结晶器）中，使液态金属在重力场或外力场（如电磁力、离心力、振动惯性力、压力等）的作用下充满铸模型腔，

冷却并凝固成具有铸模型腔形状的铸锭或铸件的工

艺过程。铝合金的铸锭法有很多，根据铸锭相对铸模（结晶器）的位置和运动特征，可将铝合金的铸锭方法分类如下：

二、实验容：

铝铜合金熔炼基本工艺流程

三、实验要求

严格控制熔化工艺参数和规程1. 熔炼温度

熔炼温度愈高，合金化程度愈完全，

但熔体氧化、吸氢倾向愈大，铸锭形成粗晶组织和

50～100℃的围。

裂纹的倾向性愈大。通常，铝合金的熔炼温度都控制在合金液相线温度以上从图1的Al-Cu相图可知，Al-5%Cu的液相线温度大致为应定在710（720）℃～760（770）℃之间。浇注温度为

660～670℃，因此，它的熔炼温度730℃左右。

图1

2．熔炼时间

铝铜二元状态图

熔炼时间是指从装炉升温开始到熔体出炉为止，总时间。熔炼时间越长，

则熔炉生产率越低，

炉料以固态和液态形式停留于熔炉中的

炉料氧化吸气程度愈严重，铸锭形成粗晶组织

和裂纹的倾向性愈大。精炼后的熔体，在炉中停留愈久，则熔体重新污染，成分发生变化，变形处理失效的可能性愈大。

因此，作为一条总的原则，在保证完成一系列的工艺操作所必

需的时间的前提下，应尽量缩短熔炼时间。

3．合金化元素的加入方式

与铝相比，铜的比重大，熔点虽高（无需将预热即可溶解，可与纯铝一同加入。

4．要注意覆盖

众所周知，铝在高温熔融状态，极易形成铝铜合金而言，所用的覆盖剂为：

Al2O3氧化膜，因此要对铝熔体进行保护。就1083℃），但在铝中的溶解度大，溶解热也很大，

亦

因此，可以以纯金属板的形式在主要炉料熔化后直接加入熔体中，

40%KCl+40%NaCl+20%冰晶石（Na3AlF6）的粉状物。它的

比重约为2.3g/cm3，熔点约670℃，这种覆盖剂不仅能防止熔体氧化和吸氢，同时还具有排氢效果。这是因为它的熔点比熔体温度低，比重比熔体小，还具有良好的润湿性能，在熔体表面能够形成一层连续的液体覆盖膜，将熔体和炉料隔开，且具有一定的精炼能力，因而，这种覆盖剂具有良好的覆盖、

5. 要注意扒渣

当炉料全部熔化后，在熔体表面会形成一层有溶剂、

金属氧化物和其它非金属夹杂物所

（1）防止熔体夹渣；（2）减

分离、精炼的综合工艺性能。加入量一般为熔体质量的

2～5%。

组成的熔渣。在进行浇注之前，必须将这层渣除掉。其目的是：少熔体吸气机会（因为熔渣是水蒸气的良好载体）要预热；操作要平稳不起波浪。6．金属模要上涂料并加热到

300℃左右

；（3）加强传热。扒渣时，工具要干净，

四、实验装置

1．中频感应真空熔炼炉2．浇铸模（可自由脱模式）

3．必要的工具（扒渣棒、抱钳等）4．便携式红外测温仪5．铝块6．铜板7．天平8．石墨坩埚

五、实验步骤

1、备料：按照Al-3%Cu的质量百分比，用天平称好炉料（按每炉1kg计算）；

2、装料：将铝块和铜板同时加入中频感应炉的坩埚中，然后加入覆盖剂；3、升温：注意调整电流、电压及功率因子（4、测温：控制在

cos）；

710-770℃之间，用红外测温仪进行；

5、调温：主要是为浇注作准备，熔体温度太低，流动性不佳，不易充满模子，而熔体温度太高，易氧化和形成粗大晶粒；

6、浇注：将熔体倒入预先准备的模子中，待完全凝固后，再脱模；7、脱模：取出铸件，注意要戴手套。

8. 固溶处理：将部分铸件放入马弗炉中进行固溶处理（

540℃，12h，急冷）

五、思考题：

1、什么叫做熔炼与铸锭？他们有何作用？

答：熔炼是使金属合金化的一种方法，

它是采用加热的方式改变金属物态，

并使其满足部纯洁度，

使基体金属

和合金化组元按要求的配比熔制成成分均匀的熔体，特定条件的一种工艺过程。

铸造温度和其他

铸造是一种使液态金属冷凝成型的方法，它是将符合铸造的液态金属通过一系列浇注工

具浇入到具有一定形状的铸模（结晶器）中，使液态金属在重力场或外力场（如电磁力、离心力、振动惯性力、压力等）的作用下充满铸模型腔，冷却并凝固成具有铸模型腔形状的铸锭或铸件的工艺过程。

作用：

熔炼采用加热的方式改变金属物态，

使基体金属和合金化组元按要求的配比熔制成成分

均匀的熔体，并使其满足部纯洁度，铸造温度和其他特定条件。

铸锭可使液态金属在重力场或外力场（如电磁力、离心力、振动惯性力、压力等）的作用下充满铸模型腔，冷却并凝固成具有铸模型腔形状的铸锭或铸件。

2、简要比较中频感应炉熔炼和普通电炉熔炼的异同之处及优缺点。

答：中频感应炉是在真空条件下进行熔炼，化的可能，其坩埚外部附加了通电线圈，炼速度更大效果的提高，提高了熔炼速度。

普通电炉依靠电阻发热进行熔炼，加热速度慢，必须加入覆盖剂防止氧化。中频感应炉的优缺点：

优点：提高熔炼速度，防止杂志的进入以及氧化，使得合金化充分。缺点：设备较昂贵。

所以不需要加覆盖剂，

减少了熔融合金被氧

能够产生磁力线，在磁力线的作用下，能够使得熔

3、简述实验过程及心得体会。

金属的熔炼是现代工业中的重要组成部分。学生必备的本领。

这次实验极扩展了我的知识面，熔炼和铸锭所需的实验设备，添了殷实的容。

使我了解了铝铜合金熔炼以及铸锭的工艺流程，

认识了

初步掌握熔炼和铸造的基本技术是我们工科

并且亲自进行了简单的铸锭操作，这些操作也为我们的实习增

总的来说，经过这次实验我们感觉受益匪浅，知道了熔炼与铸锭是所有材料加工的先决

这次实习将为以后

条件，老师细致的讲解和耐心的指导给了我们巨大的动力和坚定的信心。的专业学习提供极大的帮助。