Включения из алюминиевого сплава - Aluminium alloy inclusions

An включение твердый частица в жидкости алюминиевый сплав. Обычно он неметаллический и может иметь различную природу в зависимости от источника.

Проблемы, связанные с включениями

Включения могут создавать проблемы в Кастинг когда они большие и в слишком высокой концентрации. Вот примеры проблем, связанных с включениями:

Отверстия в тонкой фольге
Трещины на фланце Контейнеры для напитков
Полоски на поверхности ярких автомобильных деталей и литографических материалов
Обрыв в волочение проволоки операция
Повышенный износ инструмента
Повысился пористость
Потеря герметичности блоки двигателя
Бедные обрабатываемость
Косметический дефект видимых поверхностей

Типы включения

Включения шпинели и оксида магния в образце PoDFA под микроскопом

Оксидные пленки

В контакте с окружающей средой воздуха, жидкий алюминий реагирует с кислород и сформировать оксидная пленка слой (гамма-Al₂О₃). Этот слой со временем становится толще. Когда расплавленный алюминий нарушается, эта оксидная пленка перемешивается внутри расплава.

Карбид алюминия

При производстве первичного алюминия карбиды алюминия (Al₄C₃) происходит от уменьшения глинозем где углерод аноды и катоды контактируют со смесью. Позже в процессе любые углеродные инструменты, контактирующие с жидким алюминием, могут вступить в реакцию и образовать карбиды.

Оксиды магния

В алюминиевых сплавах, содержащих магний, оксиды магния (MgO), кубоиды (MgAl₂О₄-кубоид) и металлургический шпинель (MgAl2O4-шпинель) может образовываться. Они возникают в результате реакции магния и кислорода в расплаве. Со временем и температурой их будет образовываться больше.

Шпинель может быть очень вредной из-за своего большого размера и высокой твердости.

Огнеупорные материалы

Частицы огнеупорный материал, соприкасающийся с алюминием, может отслоиться и превратиться в включения. Мы можем найти графит включения (C), включения оксида алюминия (альфа-Al₂О₃), CaO, SiO₂, …

Через некоторое время, графит огнеупор в контакте с алюминием будет реагировать на создание карбиды алюминия (более твердые и вредные включения).

В алюминиевом сплаве, содержащем магний магний вступает в реакцию с некоторыми огнеупорами с образованием довольно крупных и твердых включений, подобных шпинелям.

Непрореагировавшие огнеупорные частицы могут возникать в результате разрушения огнеупорных материалов, которые контактируют с расплавом.

Хлориды

Хлористый включения (MgCl₂, NaCl, CaCl₂,…) - особый тип включений, так как они жидкие в жидком металле. Когда алюминий затвердевает, они образуют сферические пустоты, похожие на пористость газообразного водорода но пустота содержит кристалл хлорида, образовавшийся, когда алюминий стал холоднее.

Флюсовая соль

Флюсовая соль, как и хлориды, также являются жидкими включениями. Они поступают в результате обработки флюсом, добавляемого в расплав для очистки.

Преднамеренно добавленные включения

Борид титана (ТиБ₂) специально добавляется в расплав для измельчения зерна с целью улучшения механических свойств.

Фосфор добавляется в расплав заэвтектический сплавы для модификации кремний фаза для улучшения механических свойств. Это создает включения AlP.

Бор включения в обработку ((Ti, V) B₂ ) образуются при добавлении бора в расплав для увеличения проводимость путем осаждения ванадий и титан.

Реже встречающиеся включения

В алюминиевых сплавах также встречаются следующие типы включений: иглы оксида алюминия (Al2O3), нитриды (AlN), оксиды железа (FeO), оксиды марганца (MnO), фториды (Na₃AlF₆, NaF, CaF₂, …), бориды алюминия (AlB₂, AlB₁₂), борокарбиды (Al₄C₄Б).

Костный ясень (Ca₃(PO₄)₂), иногда добавляемый для заделки трещин в желобе, может быть обнаружен в виде включений в расплаве.

Измерение включения

Существует несколько методов измерения содержания включений в жидком алюминии.^[1] Наиболее распространенными методами являются PoDFA, Prefil, K-Mold и LiMCA. Измерение включений очень помогает понять влияние подготовки печи, практики легирования, смеси сырья и т. Д. время установления и аналогичные параметры чистоты расплава.

PoDFA

Метод PoDFA позволяет получить информацию о составе и концентрации включений в расплавленном алюминии. PoDFA широко используется для описания и оптимизации процессов, а также для улучшения продуктов. Это позволяет быстро и точно оценить влияние различных методов эксплуатации на чистоту металла или определить фильтрация эффективность.

Метод PoDFA был разработан Рио Тинто Алькан в 70-е гг. Метод металлографического анализа был оптимизирован на протяжении многих лет для широкого спектра сплавов.

Принцип измерения следующий: предварительно определенное количество жидкого алюминия фильтруется в контролируемых условиях с использованием фильтра с очень мелкой пористостью. Включения в расплаве концентрируются на поверхности фильтра примерно в 10 000 раз. Затем фильтр вместе с остаточным металлом режется, монтируется и полируется перед анализом под оптический микроскоп подготовленным металлографом PoDFA.

Prefil

Анализатор чистоты расплава с фильтрацией под давлением: Префиль-Футпринтер для измерения включений в жидком алюминии

Метод Prefil^[2] аналогичен PoDFA, но, помимо металлографического анализа, Prefil также обеспечивает немедленную обратную связь о чистоте металла по скорости потока металла через фильтр. Потому что все, что касается фильтрации, хорошо контролируется (давление, металл температура, ...), единственный параметр, влияющий на скорость фильтрации - это содержание включения. Уровень чистоты можно определить по кривой фильтрации (вес отфильтрованного металла как функция времени).

K-Mold

K-Mold - это перелом Метод испытания. Жидкий металл отливают в форму с надрезами. После затвердевания полученный стержень изгибается, чтобы обнажить поверхность излома. Визуальное наблюдение включений на изломе используется для определения значения K для расплава и сравнения с заданным стандартом. Этот метод довольно неточен и поэтому подходит только тогда, когда металл содержит крупные включения и скопления включений.^[3]

LiMCA

Метод LiMCA^[4] измеряет общую концентрацию и гранулометрический состав включений, присутствующих в алюминиевых сплавах. Его принцип измерения основан на объективном и независимом от пользователя методе. Система LiMCA CM может характеризовать чистота расплава с интервалами времени порядка одной минуты. Таким образом, он может в реальном времени отслеживать изменение чистоты отливки в зависимости от параметров процесса и методов обращения с расплавом.

Сердце измерительной системы LiMCA состоит из закрытой стеклянной трубки (электроизоляционный материал), имеющей небольшое отверстие на дне. Трубка расположена в жидкий металл. Создавая вакуум внутри трубки металл с обнаруживаемыми взвешенными включениями проталкивается через небольшое отверстие. Необходимы два электрода: один внутри трубки, а другой снаружи. Оба электрода погружены в жидкий металл. Постоянная электрический ток наносится между электродами. Ток проходит через жидкий металл через небольшое отверстие в трубке. Когда включение попадает в отверстие, оно вытесняет свой объем проводящей жидкости, временно повышая электрическое сопротивление. Повышение сопротивления вызывает импульс напряжения. Величина импульса напряжения зависит от объема частицы. Длительность импульса зависит от времени прохождения включения. Импульсы напряжения усиливаются и их амплитуда измеряется в цифровом виде. Распределение по размерам и общая концентрация отображаются в реальном времени на экране компьютера.

Удаление включения

Чтобы получить продукт хорошего качества, необходимо удалить включение. Фильтрация жидкого металла через керамика Средство - это эффективный способ очистки металла. В литейном производстве используются различные типы керамических материалов, такие как фильтры из вспененной керамики, пористые трубчатые фильтры, керамические фильтры со связкой и фильтры с глубоким слоем.

Смотрите также

Неметаллические включения для включений в стали
Пористость газообразного водорода