關(guān)于鎂合金熔煉技術(shù)研究的幾點(diǎn)思考

摘 要：結(jié)合當(dāng)前鎂合金技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)，探討了熔劑保護(hù)熔煉、氣體保護(hù)熔煉等問題，在此基礎(chǔ)上，從多角度論述了鎂合金熔煉保護(hù)技術(shù)的發(fā)展情況，最后還論述了鎂合金液質(zhì)量檢測問題，希望對于提高鎂合金熔煉水平具有一定幫助。

關(guān)鍵詞：鎂合金；熔煉技術(shù)；氣體保護(hù)；熔煉保護(hù)；質(zhì)量檢測

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，鎂合金應(yīng)用領(lǐng)域越來越多，在航天航空、通信技術(shù)、電子信息、汽車交通等行業(yè)中應(yīng)用層出不窮，產(chǎn)量直線上升，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。在應(yīng)用鎂合金過程中，存在的一定的限制性，在進(jìn)行熔煉和加工時(shí)，容易出現(xiàn)氧化燃燒的問題，造成生產(chǎn)鎂合金具有一定難度[1，2]。為了能夠使得上述問題得到有效解決，應(yīng)該關(guān)注鎂合金的熔煉技術(shù)，主要涉及到溶劑保護(hù)以及熔煉過程，大都是采用SF6為代表的氣體保護(hù)熔煉，這里主要結(jié)合實(shí)際，探討了進(jìn)行熔煉技術(shù)的幾個(gè)方面工作，希望對于今后的于鎂合金熔煉發(fā)展具有一定幫助。

1 熔劑保護(hù)熔煉

鎂熔體性質(zhì)具有非常活潑的特性，能夠容易和周圍的氧氣、水、氮?dú)獾冗M(jìn)行反映，另外，鎂與氧的反應(yīng)則是在進(jìn)行鎂合金熔煉中常見的危害，所以，應(yīng)該在進(jìn)行鎂合金熔煉中，控制好這個(gè)問題，對于液態(tài)鎂熔體進(jìn)行保護(hù)，避免出現(xiàn)鎂與氧的反應(yīng)。其中的熔劑保護(hù)法，主要就是考慮，在具有較低溫度情況下，低熔點(diǎn)的無機(jī)化合物能夠進(jìn)行熔化成液態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)液面鋪開，這樣能夠避免出現(xiàn)空氣接觸鎂液，實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。

2 氣體保護(hù)熔煉

針對鎂合金液表面進(jìn)行處理，將相應(yīng)的惰性氣體，或者能夠和鎂生成致密氧化膜的氣體涂抹在表面，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)隔離空氣中的氧氣，當(dāng)前，常用的保護(hù)氣體主要包括CO2、SO2、Ar、SF6等。其中，對于SF6氣體來說，其具有無毒、無味、無色等物理性質(zhì)，能夠在鎂合金液面生成MgF的致密氧化膜，有效防止接觸到氧氣而進(jìn)一步氧化，一般情況下，則是將CO2、干燥空氣、SF6混合使用，這種工藝已經(jīng)非常成熟，應(yīng)該在應(yīng)用過程中，注意相應(yīng)的SF6的保護(hù)效果、氣體消耗量相關(guān)影響因素。

3 鎂合金熔煉保護(hù)技術(shù)的發(fā)展探討

3.1 減少SF6的使用量

根據(jù)國際鎂業(yè)協(xié)會的相關(guān)要求，結(jié)合實(shí)際，一般來說，在進(jìn)行SF6的排放減少措施中，主要包括以下幾個(gè)方面：一是，制備能夠?qū)崿F(xiàn)自動加料、吸取鎂液功能；二是，針對鎂合金熔煉時(shí)增鍋蓋的密封性進(jìn)行改善，保證盡量減少泄露SF6；三是，針對供氣系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，保證鎂液表面具有更加合理的分布形態(tài)；四是，針對混合氣體的組成及SF6的含量進(jìn)行優(yōu)化處理。

結(jié)合美國的Air Liquide公司的研發(fā)產(chǎn)品，能夠保證SF6氣體進(jìn)行回收處理，具體方法，就是利用聚合物的薄膜，針對空氣中所具備的不同氣體的不同的穿透能力來說，能進(jìn)行氣體的分離。上述方法已經(jīng)應(yīng)用在進(jìn)行氮?dú)?、二氧化碳以及氧氣的分離中，其中，對于SF6氣體分析則比氮?dú)夥蛛x更容易，這是由于其分子動力學(xué)直徑比氮?dú)獯蠹s30%左右，能實(shí)現(xiàn)更好的分析效果。另外，已經(jīng)研發(fā)出的SF6回收裝置，經(jīng)過試驗(yàn)，混合氣體中，經(jīng)過分離，其中SF6的含量能夠從原有的0.01%-0.5%提到0.5%-5%，實(shí)現(xiàn)SF6回收率達(dá)到98%。

3.2 尋找SF6的替代物

隨著溫室問題越來越引起大家關(guān)注，另外，通過必要的SF6的生命周期的研究工作，研究指出，將SF6應(yīng)用于進(jìn)行鎂合金零件的生產(chǎn)中，這個(gè)過程所產(chǎn)生的溫室氣體則是抵消鎂合金的環(huán)保減排作用，所以，應(yīng)該積極思考如何應(yīng)用鎂合金的保護(hù)氣體。經(jīng)過分析，其中的3M Novec 612鎂保護(hù)液已經(jīng)具有工業(yè)化的生產(chǎn)規(guī)模，實(shí)際則是一種氟化酮，經(jīng)過保護(hù)測試，其能夠?qū)崿F(xiàn)SF6一樣好的保護(hù)效果，并沒有在排放物中存在影響健康以及安全的情況，另外，具有比較低的溫室效應(yīng)，僅為SF6的1%左右，因此，可以應(yīng)用此產(chǎn)品為SF6合適的替代物。

3.3 合金化阻燃

利用加入的合金元素，能夠保證具有保護(hù)性的氧化膜在鎂合金表面生成，這樣就能保障鎂合金燃點(diǎn)升高，避免出現(xiàn)鎂合金的氧化燃燒情況，能夠滿足直接在大氣中進(jìn)行加工的需求，也能夠進(jìn)行鎂合金熔煉保護(hù)[3，4]。

有日本學(xué)者將Ca加入合金中，能提升著火點(diǎn)，使得其阻燃性得到改善。但是，經(jīng)過試驗(yàn)，在一定的沖擊或者攪拌影響下，含Ca鎂合金液的阻燃保護(hù)膜穩(wěn)定性不好，容易造成破裂損壞，會造成鎂合金的氧化燃燒情況，在實(shí)際的應(yīng)用中，很難避免出現(xiàn)沖擊、碰撞鎂合金液的事情。上海交通大學(xué)在壓鑄阻燃鎂合金及其熔煉和壓鑄方面進(jìn)行相關(guān)研究，提出的優(yōu)化的熔煉和鑄造工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)著火點(diǎn)溫度提高了250℃，并且力學(xué)性能能夠達(dá)到AZ91D鎂合金的水平，另外，還配套了耐熱壓鑄阻燃鎂合金及其熔煉和壓鑄工藝等。

3.4 改進(jìn)熔煉設(shè)備

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，在進(jìn)行研發(fā)熔煉鑄造設(shè)備方面也取得重大進(jìn)步，使得鎂合金熔煉技術(shù)得到長足發(fā)展。比如，熔化與壓鑄為一體的封閉型生產(chǎn)系統(tǒng)由德國企業(yè)進(jìn)行研發(fā)，能夠保證在具有較強(qiáng)密封性的增鍋內(nèi)進(jìn)行熔煉，利用固定的吸管作用，能夠把鎂合金液向壓鑄型腔底部進(jìn)行輸送，另外，氫氣則是充滿在增鍋及壓鑄型腔內(nèi)，保護(hù)氣體并沒有使用SF6，在利用這套系統(tǒng)中，能夠有效實(shí)現(xiàn)在進(jìn)行澆注、熔煉中的鎂合金液的保護(hù)作用。

4 鎂合金液質(zhì)量檢測

從原理上進(jìn)行分析，其他合金的監(jiān)測分析方法也可以一直到鎂合金的檢測中，但是，考慮到鎂合金的獨(dú)特特點(diǎn)，其具有較強(qiáng)的活潑型，有效的方法并不多，這里主要介紹相關(guān)的質(zhì)量檢測方法[5]。

鎂合金液潔凈度的真空過濾法較為有效，主要是把裝置放入鎂合金液中，通過濾杯下部的低壓或抽真空的作用，能夠在金屬容器內(nèi)經(jīng)過過濾器吸入一定的鎂合金液，經(jīng)過測量鋁片上的雜質(zhì)數(shù)量，能夠進(jìn)行其潔凈度的判定。

在進(jìn)行爐前檢測中，常用的則是斷口檢測技術(shù)，日本的輕金屬協(xié)會提出了K型模法，能夠利用澆注K型平板試塊，其中，要求四個(gè)槽設(shè)置在試塊表面，在進(jìn)行澆注試塊之后，馬上進(jìn)行敲斷處理，利用測試，可以對比總斷口數(shù)、夾雜斷口以及雜質(zhì)的情況，這樣就能針對鎂合金液的潔凈度進(jìn)行判定。

當(dāng)前，還能利用超聲波法進(jìn)行判定，在具體的測量中，鎂合金液中能夠傳播相應(yīng)的超聲波發(fā)生器的信號，存在部分雜質(zhì)的反射情況，經(jīng)過一定的衰減后，能夠被接收器所接受，這樣根據(jù)變化的超聲波信號情況，進(jìn)行所含雜物的判斷。

5 結(jié)束語

經(jīng)過分析，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，應(yīng)該在今后的工作中，充分重視鎂合金熔煉的保護(hù)機(jī)制，應(yīng)該利用現(xiàn)有的SF6、SO2以及其他含氟物對鎂合金熔煉的保護(hù)作用，但是應(yīng)該深入分析保護(hù)機(jī)制；另外，還應(yīng)該充分重視鎂合金生產(chǎn)的生態(tài)性問題，盡量避免所出現(xiàn)的熔煉中的污染問題，提出更為經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的鎂合金熔煉技術(shù)，滿足社會的發(fā)展需要。

參考文獻(xiàn)

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