铝中有害固体夹杂物的迁移行为研究

铝中有害固体夹杂物对铝及铝合金材料的强度行为和功能行为有极为重要的影响，也影响到铝合金变形和凝固过程。传统的净化方式对于尺寸微小的固体夹杂颗粒已经作用甚微。固体夹杂物与氢的关系至今也只能从唯象的角度来阐述，科学的解释还需要实验的支持。因此，铝中有害固体夹杂物的迁移行为是铝冶金和铝加工工业关键共性的基础性问题，不仅具有科学意义，而且对于促进广西铝工业的技术进步具有重大实际意义。本项目通过对铝中各种有害固体夹杂物的微观结构进行观察，从电子结构的层次上研究铝熔体中有害固体夹杂物的形成机理；研究有害固体夹杂物在铝熔炼以及在后续的铸锭凝固过程中的迁移行为；研究夹杂物在铝熔体中的聚集和分离机制；在此基础上，通过设计新型在线集杂系统, 控制微小有害固体夹杂物的迁移方向和迁移速度，提出去除微小有害固体夹杂物、净化铝熔体的新技术。

铝中有害固体夹杂物对铝及铝合金材料的强度行为和导热性、导电性、表面处理的适应性等行为有极为重要的影响，同时也影响到铝合金变形和凝固过程。因此，去除铝合金中的固体夹杂物是铝冶金和铝加工领域一直在大力研究的课题。其基础的科学问题就是固体夹杂物的迁移行为。本课题通过对铝中固体夹杂物的微观结构进行观察，研究了夹杂物在铝熔体中的聚集和分离机制。从夹杂物和氢的耦合角度，对铸件中疏松的形成提出了新的解释。通过设计氢和夹杂物的扩散试验，进一步弄清了氢和夹杂物迁移动力学过程。在此基础上，通过设计新型的单元化在线除杂系统, 控制微小有害固体夹杂物的迁移方向和迁移速度，提出了净化铝熔体的新技术。课题结合铝加工企业的生产，在生产线上完成了三种单元化技术的应用。1）提出了基于伯努利原理的射流控制反重力铸造技术；2)多孔气流微泡净化技术；3）熔剂扩散净化 (熔剂射流净化) 技术。这些技术分别在A357(ZL114)、A356(ZL101)、ZL104、ZL105、A206、6061、6063、3003、5052等合金熔铸中采用，用于生产航空飞行器、铝带箔、大功率CPU散热器、太阳能结构框架等产品。本课题的研究成果，作为主要内容之一，获得2013年广西科技进步特别贡献奖。