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如何除去鋁中的硅

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如何除去鋁中的硅

隨着鋁合金應用的不斷擴展,對其純淨度的要求越來越高。對於大多數變形鋁合金而言,硅是其主要的雜質元素。

由工業純鋁配置的鋁合金中的雜質硅元素主要來自原鋁,而原鋁中的硅主要來源於鋁電解冶煉過程中氧化鋁原料和炭素陽極中含有的SiO2雜質,另外,在鋁合金熔鍊過程中與耐火材料的接觸也會造成硅的污染。在由工業純鋁配置而成的一些鋁合金體系中的雜質硅元素與合金元素生成AlFeMnSi、Mg2Si以及(Fe2Cr)3SiAl12等一些硬脆相。

這些硬脆相,呈粗大針片狀、漢字狀或塊狀等,與α-Al有着不同的彈性模量、膨脹係數,在其尖角處易出現應力集中,嚴重割裂基體,降低了材料的強度和塑韌性,在受力狀態下首先產生脆斷,不但成為材料的斷裂源,且加速了材料的破斷過程,顯著降低加工製品的塑性、變形能力、疲勞壽命和斷裂韌性等。目前,工業上主要通過偏析法或三層液法來生產純度較高的精鋁和高純鋁,該方法不僅能去除原鋁中的硅,也能同時去除其他大部分雜質元素,但是生產效率低,產量小,成本高。用價格昂貴的精鋁或高純鋁熔配合金往往是不經濟的,而且也沒有必要。

對現有技術文獻檢索發現,針對鋁合金中主要雜質元素硅的去除,還沒有具有明顯降硅效果的方法。東北大學的張磊等,發表的名稱為交變磁場分離鋁熔體中Fe、Si的金屬間化合物(《輕金屬》2005(1)53-56),通過在800℃下的鋁熔體中加入1.2%的Mn元素把含Fe、Si的金屬間化合物從原來的針狀和樹枝狀改變為有利於電磁分離的塊狀,從而使得Si、Fe元素通過電磁淨化得以部分去除,硅元素含量從原始的0.55%降至0.51%。但是該方法引入了對鋁熔體有害的元素Mn,且對硅元素的去除效率很低。

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