熔體變溫處理純鎂純化工藝研究.pdf

1、鎂合金由于密度小、比強度高、比剛度高等一系列優(yōu)點已受到廣泛的關注，與此同時也存在著抗腐蝕性能差等缺點。Fe作為惡化鎂合金耐腐蝕性能的主要元素之一，如何除去已成為當今鎂合金領域的一個研究熱點。本文通過熔體變溫處理的方法對純鎂進行了處理，根據(jù)Fe在Mg中的溶解度規(guī)律選擇一個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的井式電阻爐上對純鎂進行了熔體變溫處

2、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的電阻爐上進行了中試生產(chǎn)試驗。通過對熔體變溫處理前后的試樣進行分析，得到以下研究結(jié)果：
　?、僭贛gO陶瓷坩堝中，經(jīng)過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

3、時，純鎂中的Fe含量可分別降低至50ppm（0.005wt%）、40ppm（0.004wt%）、40ppm（0.004wt%）。改變保溫時間，分別在650℃保溫1h、2h時，純鎂中的Fe含量可分別降低至60ppm（0.006wt%）、50ppm（0.005wt%）。
　?、诮鹣喾治霭l(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化。金相結(jié)合SEM和能譜分析表明，經(jīng)過熔體變溫處理后，純鎂中的第

4、二相及夾雜物含量明顯降低。經(jīng)過650℃保溫時間3h熔體變溫處理后純鎂的顯微硬度從25.2提高到27.4，電導率由38.7上升到41。變溫處理后純鎂的室溫力學性能也明顯提高，屈服強度從26.3MPa提高到31.8MPa，抗拉強度從65.6MPa提高到91.6MPa，延伸率從5.8%提高到11.7%。
　?、劢?jīng)過650℃保溫時間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

5、速率均隨腐蝕時間的增加而增大，當腐蝕時間超過96h后，兩者的腐蝕速率趨于穩(wěn)定。無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650℃保溫時間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。
　?、懿捎么笕萘康吞间撣釄鍖冩V進行熔體變溫處理的生產(chǎn)中試試驗，試驗分三組，第一組試驗未經(jīng)熔體變溫處理，第二組試驗在650℃保溫3h，澆注溫度為690℃，第三組試驗在650℃保溫3h，澆注溫度為670℃。IC

6、P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)過熔體變溫處理且澆注溫度為690℃時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)過熔體變溫處理且澆注溫度670℃時澆嘴以上位置的上部、中部、低部三

7、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純鎂進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象，根據(jù)Fe原子在鎂熔體中所受重力、浮力、運動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)、保溫時間等因素控制的Fe原子在純鎂熔體