摘要：铝及铝合金铸锭的化学成分、内部组织和性质，决定了铝及铝合金铸锭的加工性能，也对铝及铝合金加工材的最终性能有着直接的影响。提高铝及铝合金熔炼和铸造技术，对于提高铝及铝合金加工，充分发挥铝及铝合金材料在航天、兵器、交通、电子、包装等工业应用，具有十分重要的意义。

关键词：铝合金熔炼技术分析

引言：熔炼的基本目的是：熔炼出化学成分符合要求，并且获得纯洁度高的铝合金溶体，为铸造成各种形状的铸锭创造有利条件，具体如下：（1）获得化学成分均匀并且工艺因素影响外，在很大程度上取决于它的化学成分。化学成分符合要求指的是合金的成分和杂质含量应在国家等有关标准内。此外，为保证制品的最终性能和加工过程中的工艺性能，应将某些元素含量和杂质控制在适当范围内。（2）获得纯洁度高的合金溶体。溶体纯洁度高指在熔炼过程中通过溶体净化手段，降低溶体中的含气量，减少金属氧化物和其他非金属杂物，尽可能避免在铸锭中形成气孔、疏松、夹渣等破坏金属连续性的缺陷。（3）复华不能直接回炉使用的废料使其得到合理使用。不能直接回炉使用的废料包括部分外购废料、加工工序产生的碎屑、被严重污染或严重腐蚀的废料、合金等。这些废料通过复化重溶，一方面可以提高金属纯洁度，一方面可以提高金属纯洁度，避免直接使用污染溶体，另一方面可以获得准确的化学成分，以利于使用。铝使非常活泼的金属，能与气体发生反应。因此，铝合金在熔炼过程中，应严格选择工艺设备，制定严谨的工艺流程，并严格进行操作，以降低金属损失和减少质量缺陷。铝合金熔炼的特点可以概括如下：（1）熔化温度低，熔化时间长。铝合金的熔点低，可在较低的温度下进行熔炼，一般熔化温度在700℃至800℃。但铝的比热容和熔化潜热大，熔化过程中需要热量多，因此熔化时间长。与铁相比，虽然铝比铁的熔点低的多，但熔化同等数量的铝和铁所需热量几乎相等。（2）容易产生成分偏析。铝合金各元素密度偏差较大，在熔化过程中容易产生成分偏析。因此，在合金熔炼过程中应加强搅拌，并针对添加合金元素的不同，采用不同的搅拌方法。（3）铝非常活泼，在与氧气发生反应生成三氧化二铝。这层表面薄膜在搅拌、转注等操作过程中易破坏，并进入溶体中。（4）吸气性强，铝具有较强的吸气性，特别是在高温熔融状态下，金属溶体中与大气中的水分和一系列工艺过程接触的水分、油、碳氢化合物等，都会发生化学反应。（5）任何组元加入后均不能除去。铝合金熔化时，任何组元一旦进入溶体，一般都不能去除，所以对铝合金的加入组元须特别注意误加入非合金组元或组元加入过多或过少。（6）熔化过程中易产生粗大晶粒等组织缺陷。铝合金的熔铸过程中容易产生粗大晶粒、粗大化合物一次晶等组织缺陷，熔铸过程中产生的缺陷在加工过程中无法补救，严重影响材料的使用性能。

熔铝炉按加热能源不同可分为燃料加热和电加热。（1）燃料加热式包括天然气、石油液化气、煤气、柴油、焦炭等，以燃料燃烧时产生的反应热能加热炉料。（2）电加热式由电阻组件通电发出热量或者让线圈通交流电产生交变磁场，以感应电流加热磁场中的炉料。

按加热方式分类的不同，可将熔炉分为直接加热和间接加热。（1）直接加热式。燃料燃烧时产生的热量或电阻组件产生的热量直接传给炉料的加热方式，其优点是热效率高，炉子结构简单。但是燃烧产物中含有的有害杂质对炉料的质量会产生不利影响。（2）间接加热式。间接加热式有两类：第一类是燃烧产物或通电的电阻组件不直接加热炉料，而是先加热辐射管等传热中介物，然后热量再以辐射和对流的方式传给炉料；第二类是让线圈通交流电产生交变磁场，以感应电流磁场中的炉料，感应线圈等加热组件与炉料之间被炉衬材料隔开。按操作方式分类的不同，可将熔炼炉分为连续式和周期式。（1）连续式。连续式炉的炉料从装料测装入，在炉内按给定的温度曲线完成升温、保温等工序后，以一定速度连续地或按一定时间间隔从出料测出来。（2）周期式。周期式炉的炉料按一定周期分批加入炉内，按给定的温度曲线完成升温、保温等工序后将炉料全部运出炉外。按炉内气氛分类的不同，可将熔炉分为无保护气体和保护气体式。（1）无保护气体式，炉内气氛分为空气或者燃料自身燃烧气氛，，多用于炉料表面在高温能生成致密的保护层，能防止高温时被剧烈氧化的产品。（2）保护气体式。如果炉料氧化过程中不易控制，通常把炉膛抽为低真空，向炉内通入氮、氩等保护气体，可防止炉料在高温时剧烈氧化。随着产品内外质量要求不断提高，保护气体式炉的使用范围不断扩大。铝锂合金熔炼一般采用这种方式。生产中可根据生产规模、能源情况及对产品质量的要求等因素具体选择。

一、熔炼过程中的物理化学作用

铝合金的熔炼，若在大气下的熔炼中进行，则随着温度的升高，金属表面与炉气或大气接触，会发生一系列的物理化学作用。由于温度、炉气或大气接触，会发生一系列的物理化学作用。由于温度、炉气和金属性质的不同，金属表面可能产生气体的吸附和溶解或产生氧化物、氢化物、氮化物和碳化物。

二、熔炼时间温度控制和火焰控制

熔炼过程必须有足够高的温度以保证金属及合金元素充分熔化及溶解。加热温度过高，熔化速度过快，同事也会使金属与炉气、炉衬等相互有害作用的时间缩短。生产实践表明，快速加热以加速炉料的熔化，缩短熔化时间，对提高生产率和质量都是有利的。

但是另一方面，过高的温度容易发生过热现象，特别是在使用火焰反射炉加热时，火焰直接接触炉料时，以强热加于熔融或半熔融的金属，容易引起气体侵入溶体。同时，温度越高，金属与炉气、炉衬等互相作用的反应也进行的越快。因此，会造成金属的损失及溶体质粒组织粗大，增加铸锭裂纹的倾向性，影响合金性能。因此，在熔炼操作时，应控制好熔炼温度，严防溶体过热。但是，过低的熔炼温度在生产实践当中没有意义。因此，在实际生产中，既要防止熔体过热，又要加速熔化，缩短熔炼时间。熔炼温度的控制特别重要。目前，大多数工厂都是采用快速加料后高温快速熔化，使之处于半固体、半液体状态时的金属较短时间暴露于强烈的炉气及火焰下，降低金属的氧化、烧损和减少熔体的吸气。当炉料化平后出现一层液体金属时，为了减少熔体的局部过热，应适当降低熔炼温度，并在熔炼过程加强搅拌以利于熔体的热传导。特别要控制好炉料即将全部熔化完的熔炼温度。因金属或合金有熔化潜热，当炉料全部熔化完后温度回升，此时如果熔炼温度控制过高就会造成整个熔池内的金属过热。在生产过程中，发生的熔体过热大多数是温度控制不好造成的。实际熔化温度的选择，理论上应该根据各种不同合金的熔点温度来确定。各种不同合金具有不同的熔点，即不同成分的合金，在固体开始被熔化的温度及全部熔化完毕的温度也是不同的，在这两个温度范围内，金属处于半液半固状态。在工业生产中，要准确地控制温度就必须对熔体温度进行测定。

三、结束语

综上所述，通过对铝合金熔炼工艺与质量控制分析，可以看出，生产实践期间相关专业技术人员必须从实际出发，对铝合金熔炼工艺方法特征、内容流程有深度了解，全程按照专业规章标准操作，便可保障铝合金熔炼质量能够始终处于可控范围。这也是我国铝合金熔炼工艺生产水平得以不断提高的基础条件。

参考文献：

[1]唐剑. 铝合金熔炼与铸造技术[M]. 冶金工业出版社， 2009.