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由于体系成分和组元相互作用复杂,开发经济实用的再生铝熔体净化技术是国内外再生铝行业研究者共同追求的目标。本文以废旧再生铝硅合金为研究对象,对再生铝除铁净化进行了研究。主要进行了以下几方面的工作:
从再生铝熔体微观结构性质及杂质在熔体结晶过程中的分配机制入手,借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDX)、金相分析及力学性能测试等多种现代测试、表征技术手段,对再生铝熔体净化和结晶过程进行相关理论基础研究,提出并阐述了“熔剂等温精炼和重力沉降”的化学净化原理和“先除杂后细化变质”的技术构思。
设计出除铁效果较好的联合熔剂。实验结果表明,硼酸钠能与再生铝中的富Fe相反应,生成密度大于液态合金的金属间化合物[FeSiAlB],发生重力沉降,从而可有效降低再生铝中Fe元素含量。研究表明,采用联合熔剂处理工艺,当硼酸钠熔剂用量为2.0%,熔体温度为720℃,静置90min时,除杂效果较好,Fe含量从1.06%降为0.748%,再生铝抗拉强度提高约26.35%;处理工业纯铝时,Fe的含量从0.130%降为0.0930%。
在熔体除杂净化的基础上,本文采用稀土熔剂对再生铝残余杂质相进行细化变质处理,实验结果表明:稀土熔剂较稀土合金更有助于净化过程中对熔体的覆盖保护和细化变质,稀土熔剂在熔体表面形成致密纤维结构保护膜,其与铝熔体反应生成的Ce单质有利于提高杂质相的圆整度,大幅度提高再生铝的力学性能,相比无熔剂净化,再生铝和工业纯铝的抗拉强度分别提高了44.18%和35.26%。此外,为寻求最佳熔剂配方,本文还进行了均匀设计实验的应用初探。