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如何除去铝中的硅

如何除去铝中的硅

随着铝合金应用的不断扩展,对其纯净度的要求越来越高。对于大多数变形铝合金而言,硅是其主要的杂质元素。

由工业纯铝配置的铝合金中的杂质硅元素主要来自原铝,而原铝中的硅主要来源于铝电解冶炼过程中氧化铝原料和炭素阳极中含有的SiO2杂质,另外,在铝合金熔炼过程中与耐火材料的接触也会造成硅的污染。在由工业纯铝配置而成的一些铝合金体系中的杂质硅元素与合金元素生成AlFeMnSi、Mg2Si以及(Fe2Cr)3SiAl12等一些硬脆相。

这些硬脆相,呈粗大针片状、汉字状或块状等,与α-Al有着不同的弹性模量、膨胀系数,在其尖角处易出现应力集中,严重割裂基体,降低了材料的强度和塑韧性,在受力状态下首先产生脆断,不但成为材料的断裂源,且加速了材料的破断过程,显著降低加工制品的塑性、变形能力、疲劳寿命和断裂韧性等。目前,工业上主要通过偏析法或三层液法来生产纯度较高的精铝和高纯铝,该方法不仅能去除原铝中的硅,也能同时去除其他大部分杂质元素,但是生产效率低,产量小,成本高。用价格昂贵的精铝或高纯铝熔配合金往往是不经济的,而且也没有必要。

对现有技术文献检索发现,针对铝合金中主要杂质元素硅的去除,还没有具有明显降硅效果的方法。东北大学的张磊等,发表的名称为交变磁场分离铝熔体中Fe、Si的金属间化合物(《轻金属》2005(1)53-56),通过在800℃下的铝熔体中加入1.2%的Mn元素把含Fe、Si的金属间化合物从原来的针状和树枝状改变为有利于电磁分离的块状,从而使得Si、Fe元素通过电磁净化得以部分去除,硅元素含量从原始的0.55%降至0.51%。但是该方法引入了对铝熔体有害的元素Mn,且对硅元素的去除效率很低。

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