铁在铸造铝合金中一直被认为是一种主要的有害杂质.doc
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铁在铸造铝合金中被视作一种有害杂质,主要原因是它能导致铝合金的力学性能下降,特别是韧性,并且增加了机械加工的难度。铁在铝硅系合金(Al-Si)中主要有四种存在形态:α-AlFeSi、β-AlFeSi、ρ-AlMgFeSi和δ-AlFeSi。其中,α-AlFeSi可以提高合金的强度和硬度,但对韧性的影响较小,而β-AlFeSi则是导致基体断裂和降低合金韧性的主要原因。 铁含量对铝硅合金的机械性能有显著影响。当铁含量超过0.5%时,会形成片状β相,提高合金的强度,但降低其延伸率。随着铁含量进一步增加,合金的延伸率大幅下降,而强度增加有限,同时导致韧性显著降低。对于Al-Si共晶合金,铁含量的增加会更明显地降低延伸率。此外,尽管铁降低了合金的室温机械性能,但在高温环境下,由于铁相在316℃左右保持稳定,反而能提高合金的高温抗拉强度。 铁的存在对耐磨性和耐腐蚀性具有双面影响。一方面,硬质的铁相强化了基体,提高了耐磨性;另一方面,它破坏了氧化膜的连续性,使合金更容易发生电化学腐蚀,从而降低了耐腐蚀性。在铸造性能方面,铁会增加疏松和热裂倾向,但适量的铁可以防止粘膜现象,对某些压铸铝合金的流动性可能有正面作用。然而,铁相的存在恶化了合金的机械加工性能,加剧了刀具磨损,影响尺寸稳定性。 为了减轻铁的有害作用,可以采取机械方法和熔体处理方法来消除或抑制铁。机械方法包括过滤法、沉淀法和离心铸造法,这些方法通过添加特定合金元素(如Mn、Cr、Ni、Zr)使铁形成大颗粒化合物,然后通过物理分离来降低铁含量。熔体处理方法主要包括加入合金元素进行变质处理,例如Mn、Cr、Co、Be、Mo、Ni、S、Mg和Re等,可以改变铁相的形貌,减少其数量,改善合金性能。例如,Mn是最常用的元素,它可以促使铁相转化为α相,减少铁相的数量和尺寸,从而削弱其负面影响。 铁在铸造铝合金中的存在是一个复杂的问题,它既带来了强度的提升,也带来了许多负面效应。通过精心控制合金成分,结合有效的除铁技术和熔体处理方法,可以最大限度地减轻铁的危害,优化铝合金的综合性能。
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