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【摘要】：本文采用氧化铝质多孔陶瓷过滤板对A356合金熔体进行了过滤试验，并对几种不同过滤方式对该合金熔体中夹杂物的去除情况进行了比较和分析。
【关键词】：过滤 合金熔体 夹渣
我企业直接用电解槽铝液进行合金生产，其中夹带有氧化铝、电解质等成分，又混入一部分成品合金。在混合炉内加精练剂、除渣剂时引起的夹渣和聚集物不能完全去除而造成二次夹渣[1]，加之混合炉内脱落的耐火材料、炉底沉淀、溜槽破损内衬等随着铝液流动进入铸造环节，最终均以杂质的形式进入到成品合金中[2] [3]。为了除去铝合金内部夹渣，我们研发了一种氧化铝质多孔陶瓷过滤板。经过生产实践检验，该产品对铝合金熔体夹渣去除效果良好。
1、试验方案
本试验采用25ppi氧化铝质多孔陶瓷过滤板过滤A356合金熔体（其成分见表1）。过滤方式分为双级过滤和单级过滤，其中单级过滤包括底注式，浅流式和斜插式；双级过滤包括
浅流式与底注式组合，斜插式与底注式组合（各过滤方式示意图见图1）。试验中铝液出炉温度为680℃，使铝液平稳流经过滤板，分别取过滤前后铝液浇注成锥形试样，将各试样制备成金相试样，经0.5%HF酸腐蚀液腐蚀后，在OLYMPUS型光学显微镜下观察金相组织形貌。同时，将不同过滤方式下获得的A356合金铸件按GB/T1173—1995加工成标准短比例
拉伸试样。在CSS-WAWDL系列电液伺服万能试验机上完成拉伸试验，加载速度为0.5mm/min。每种过滤方式下获得的试样均拉伸五根，测定试样的抗拉强度？b和延伸率δ，力学性能指标取五根试样拉伸试验的平均值。
图2中（A）（B）（C）为单级过滤，分别为底注式，浅流式和斜插式。（D）（E）为双
级过滤，分别为浅流式与底注式组合、斜插式与底注式组合。？
2、试验结果
2.1未经过滤的A356合金显微组织
图2-1是未经过滤板过滤的A356合金的显微组织，（a）（b）为暗场下不同倍数下的组
织，其中大小不等的发亮颗粒状物质是A356合金熔体中的夹杂物。
2.2单级过滤方式对A356合金夹杂物数量的影响
图2-2为在底注式（图（a1），（a2）），浅流式（图（b1），（b2）），斜插式（图（c1），（c2））三种单
级过滤方式下A356合金的显微组织（暗场像）。
（a1，a2）底注式 （b1，b2）浅流式 （c1，c2）斜插式
与图2-1中（a）（b）比较，可以看出，三种单级过滤方式下，各合金试样中夹杂物的数量在逐渐减少，表明单级过滤时斜式浅流式过滤效果最佳。
2.3双级过滤方式对A356合金夹杂物数量的影响
（d1，d2）浅流式与底注式组合 （e1，e2）斜插式与底注式组合
图2-3是浅流式与底注式组合（图（d1），（d2））和斜插式与底注式组合（图（e1）（e2））两种双级过滤方式下A356合金的显微组织（暗场像）。
与图2-2中单级过滤方式比较，可以看出，双级过滤后的合金中不仅夹杂物数量减少，夹杂物尺寸也有一定程度的减小。且这种效果在斜插式和底注式组合时比浅流式和底注式组合时表现明显。
2.4拉伸试验结果
图2-4是在几种不同过滤方式下的试样的拉伸试验结果，图中横坐标A，B，C，D，E分别代表底注式、斜插式、浅流式、斜插式与底注式组合、浅流式与底注式组合。
从图2-4的拉伸试验结果可以看到，试样的抗拉强度数值和延伸率数值从高到低的顺序依次为浅流式与底注式组合、浅流式与底注式组合、斜插式、浅流式、底注式。
3、结果分析
单级过滤方式下，铝液在流经斜插式安装的过滤板时（图3C），首先在过滤板之前形成一定高度的铝液，这时铝液中的杂质有一定的沉降时间，经过沉降的铝液在流经过滤板时与过滤板又是侧面接触，有边过滤边沉降的效果，所以过滤效果较好，在暗场像的显微组织中可见夹杂物数量最少，拉伸试样的抗拉强度值和延伸率值也最大（图2-4）；采用底注式过滤时（图3A），在过滤之前铝液中的杂质也有一定的沉降时间，但沉降在浇包底部的杂质在新注入铝液的夹带冲击作用下，会再次上浮而通过过滤板，导致过滤效果较差，在暗场像的显微组织中可见夹杂物数量最多，拉伸试样的抗拉强度值和延伸率值也最小；采用浅流式过滤时（图3B），由于是在铝液入口处就对杂质进行了过滤，不存在底注式过滤时的夹带冲击作用，因此过滤效果优于底注式过滤，但不如斜插式过滤，在暗场像的显微组织中可见夹杂物数量居于前两种过滤方式之间。
双级过滤时由于是对杂质进行二次去除，所以斜插式与底注式组合、浅流式与底注式组合的效果均优于单级过滤方式，在暗场像的显微组织中可见不但夹杂物数量较单级过滤方式明显减少，夹杂物尺寸也在减小（图2-3）。且斜插式与底注式的过滤效果优于浅流式与底注式组合，拉伸试验结果也证实了这一点。
4、结论
① 双级过滤方式效果优于单级过滤方式。
② 单级过滤方式中斜插式效果最佳，浅流式次之，底注式最差；双级过滤时斜插式与底注式组合效果优于浅流式与底注式组合。
参考文献：
[1] 孙长明，史志铭，李志芳.利用富铈混合稀土改善工业纯铝中富铁相形貌的研究[J].中国稀土学报，2007，25（3）：318～322.
[2] 路贵民，柯东杰.铝合金熔炼理论与工艺[M].沈阳：东北大学出版社，1999.
[3] 边秀房，张国华，赵生旭.熔体处理对Al-Si合金铁相形貌的影响〔J〕特种铸造及有色合金， 1992，（4）：19～21，25.
【关键词】：过滤 合金熔体 夹渣
我企业直接用电解槽铝液进行合金生产，其中夹带有氧化铝、电解质等成分，又混入一部分成品合金。在混合炉内加精练剂、除渣剂时引起的夹渣和聚集物不能完全去除而造成二次夹渣[1]，加之混合炉内脱落的耐火材料、炉底沉淀、溜槽破损内衬等随着铝液流动进入铸造环节，最终均以杂质的形式进入到成品合金中[2] [3]。为了除去铝合金内部夹渣，我们研发了一种氧化铝质多孔陶瓷过滤板。经过生产实践检验，该产品对铝合金熔体夹渣去除效果良好。
1、试验方案
本试验采用25ppi氧化铝质多孔陶瓷过滤板过滤A356合金熔体（其成分见表1）。过滤方式分为双级过滤和单级过滤，其中单级过滤包括底注式，浅流式和斜插式；双级过滤包括
浅流式与底注式组合，斜插式与底注式组合（各过滤方式示意图见图1）。试验中铝液出炉温度为680℃，使铝液平稳流经过滤板，分别取过滤前后铝液浇注成锥形试样，将各试样制备成金相试样，经0.5%HF酸腐蚀液腐蚀后，在OLYMPUS型光学显微镜下观察金相组织形貌。同时，将不同过滤方式下获得的A356合金铸件按GB/T1173—1995加工成标准短比例
拉伸试样。在CSS-WAWDL系列电液伺服万能试验机上完成拉伸试验，加载速度为0.5mm/min。每种过滤方式下获得的试样均拉伸五根，测定试样的抗拉强度？b和延伸率δ，力学性能指标取五根试样拉伸试验的平均值。
图2中（A）（B）（C）为单级过滤，分别为底注式，浅流式和斜插式。（D）（E）为双
级过滤，分别为浅流式与底注式组合、斜插式与底注式组合。？
2、试验结果
2.1未经过滤的A356合金显微组织
图2-1是未经过滤板过滤的A356合金的显微组织，（a）（b）为暗场下不同倍数下的组
织，其中大小不等的发亮颗粒状物质是A356合金熔体中的夹杂物。
2.2单级过滤方式对A356合金夹杂物数量的影响
图2-2为在底注式（图（a1），（a2）），浅流式（图（b1），（b2）），斜插式（图（c1），（c2））三种单
级过滤方式下A356合金的显微组织（暗场像）。
（a1，a2）底注式 （b1，b2）浅流式 （c1，c2）斜插式
与图2-1中（a）（b）比较，可以看出，三种单级过滤方式下，各合金试样中夹杂物的数量在逐渐减少，表明单级过滤时斜式浅流式过滤效果最佳。
2.3双级过滤方式对A356合金夹杂物数量的影响
（d1，d2）浅流式与底注式组合 （e1，e2）斜插式与底注式组合
图2-3是浅流式与底注式组合（图（d1），（d2））和斜插式与底注式组合（图（e1）（e2））两种双级过滤方式下A356合金的显微组织（暗场像）。
与图2-2中单级过滤方式比较，可以看出，双级过滤后的合金中不仅夹杂物数量减少，夹杂物尺寸也有一定程度的减小。且这种效果在斜插式和底注式组合时比浅流式和底注式组合时表现明显。
2.4拉伸试验结果
图2-4是在几种不同过滤方式下的试样的拉伸试验结果，图中横坐标A，B，C，D，E分别代表底注式、斜插式、浅流式、斜插式与底注式组合、浅流式与底注式组合。
从图2-4的拉伸试验结果可以看到，试样的抗拉强度数值和延伸率数值从高到低的顺序依次为浅流式与底注式组合、浅流式与底注式组合、斜插式、浅流式、底注式。
3、结果分析
单级过滤方式下，铝液在流经斜插式安装的过滤板时（图3C），首先在过滤板之前形成一定高度的铝液，这时铝液中的杂质有一定的沉降时间，经过沉降的铝液在流经过滤板时与过滤板又是侧面接触，有边过滤边沉降的效果，所以过滤效果较好，在暗场像的显微组织中可见夹杂物数量最少，拉伸试样的抗拉强度值和延伸率值也最大（图2-4）；采用底注式过滤时（图3A），在过滤之前铝液中的杂质也有一定的沉降时间，但沉降在浇包底部的杂质在新注入铝液的夹带冲击作用下，会再次上浮而通过过滤板，导致过滤效果较差，在暗场像的显微组织中可见夹杂物数量最多，拉伸试样的抗拉强度值和延伸率值也最小；采用浅流式过滤时（图3B），由于是在铝液入口处就对杂质进行了过滤，不存在底注式过滤时的夹带冲击作用，因此过滤效果优于底注式过滤，但不如斜插式过滤，在暗场像的显微组织中可见夹杂物数量居于前两种过滤方式之间。
双级过滤时由于是对杂质进行二次去除，所以斜插式与底注式组合、浅流式与底注式组合的效果均优于单级过滤方式，在暗场像的显微组织中可见不但夹杂物数量较单级过滤方式明显减少，夹杂物尺寸也在减小（图2-3）。且斜插式与底注式的过滤效果优于浅流式与底注式组合，拉伸试验结果也证实了这一点。
4、结论
① 双级过滤方式效果优于单级过滤方式。
② 单级过滤方式中斜插式效果最佳，浅流式次之，底注式最差；双级过滤时斜插式与底注式组合效果优于浅流式与底注式组合。
参考文献：
[1] 孙长明，史志铭，李志芳.利用富铈混合稀土改善工业纯铝中富铁相形貌的研究[J].中国稀土学报，2007，25（3）：318～322.
[2] 路贵民，柯东杰.铝合金熔炼理论与工艺[M].沈阳：东北大学出版社，1999.
[3] 边秀房，张国华，赵生旭.熔体处理对Al-Si合金铁相形貌的影响〔J〕特种铸造及有色合金， 1992，（4）：19～21，25.