铝合金ADC12材料成份中：铁、锌、镁元素成份超差，对其机械性能有何影响

在铝合金中存在Ca，Pb，Sn等杂质元素熔点高低不一，结构不同，与铝形成的化合物亦不相同，因而对铝合金性能的影响各不一样。Ca在铝中固溶度极低，与铝形成CaAl4化合物。和Si形成CaSi而减小了硅的固溶量，可提高工业纯铝的导电性能。CaSi2使铝合金不能热处理强化。Ca不但影响合金熔体的流动性和易造成缩松等缺陷，并且对延伸率，抗拉强度等力学性能也有较大影响，因此必须尽可能降低Ca的含量以提高力学性能。去除Ca可以用 C12 或 C2C16 进行处理。

铝锅、铝壶、铝盆等铝或铝合金制品，也都是铝元素进入人体的来源。尤其是在炒菜时加上点醋来调味，就更加速了铝的溶解。

建议多吃些可排除铝的食1大蒜：大蒜中的特殊成分可以帮助降低体内铝的浓度。

2绿豆：绿豆味甘性凉，是极有效的解毒剂，对重金属，农药以及各种食物中毒均有一定防治作用。它能加速有毒物质在体内的代谢，促使其向体外排泄。

3葡萄：肝脏是重要的解毒器官，各种毒素经过肝脏的一系列化学反应后，变成无毒或低毒物质。葡萄可以帮助肝脏去除体内垃圾，还能增强造血机能。

4黑木耳：从事棉、麻、毛纺织业的人可以多食黑木耳。它可以排出体内纤维素物质，使这些有害纤维在体内难以存留。黑木耳中含有的植物胶质有较强的吸附力，可以吸附残留在人体消化系统内的杂质，清洁血液，并且可以降低胆固醇，防止血管硬化。

5豆腐：豆制品中含有丰富物质，是有用的“毒素搬移工”。

6苦瓜：一般来说，苦味食品都具有解毒功能。苦瓜具有消内热、明目解毒之功效。科学家对苦瓜所含成分进行分析发现，苦瓜中存在一种具有明显抗癌生理活性的蛋白质，这种蛋白质能够激发体内免疫系统的防御功能，增加免疫细胞的活性，清除体内的有害物质，女性多吃苦瓜还有利经的作用。

7胡萝卜：胡萝卜是有效的排汞食物，其中所含的大量果胶可以和汞结合，有效降低血液中汞离子的浓度，加速其排出。

9蜂蜜：自古就是排毒养颜的佳品，含有多种人体所需的氨基酸和维生素。常吃蜂蜜不仅能排出毒素，对防治心血管疾病和神经衰弱等症也有一定效果。

10茶叶：茶叶中的茶多酚、多糖和维生素C都具有加快体内有毒物质排泄的作用。

铝合金是由多种元素制成的合金，成份包含：硅Si、铁Fe、铜Cu、锰Mn、镁Mg、铬Cr、锌Zn、钛Ti。

铝和铝合金可以用各种不同的方法熔炼。常使用的是无芯感应炉和槽式感应炉、坩埚炉和反射式平炉（使用天然气或燃料油燃烧）以及电阻炉和电热辐射炉。

炉料种类广泛，从高质量的预合金化铸锭一直到专门由低等级废料构成的炉料都可以使用。

扩展资料：

6061铝合金元素

6061铝合金的主要合金元素是镁与硅，并形成Mg2Si相。若含有一定量的锰与铬，可以中和铁的坏作用；有时还添加少量的铜或锌，以提高合金的强度，而又不使其抗蚀性有明显降低。

导电材料中还有少量的铜，以抵销钛及铁对导电性的不良影响；锆或钛能细化晶粒与控制再结晶组织；为了改善可切削性能，可加入铅与铋。

在Mg2Si固溶于铝中，使合金有人工时效硬化功能。6061铝合金中的主要合金元素为镁与硅，具有中等强度、良好的抗腐蚀性、可焊接性，氧化效果较好。

参考资料：百度百科-铝合金

铜元素

铝铜合金富铝部分548时，铜在铝中的最大溶解度为 5.65%,温度降到302时，铜的溶解度为0.45%。铜是重要的合金元素，有一定的固溶强化效果，此外时效析出的CuAl2有着明显的时效强化效果。铝合金中铜含量通常在2.5% ~ 5%，铜含量在4%~6.8%时强化效果最好，所以大部分硬铝合金的含铜量处于这范围。铝铜合金中可以含有较少的硅、镁、锰、铬、锌、铁等元素。

硅元素

Al—Si合金系富铝部分在共晶温度577 时，硅在 固溶体中的最大溶解度为1.65%。尽管溶解度随温度降低而减少，介这类合金一般是不能热处理强化的。铝硅合金具有极好的铸造性能和抗蚀性。若镁和硅同时加入铝中形成铝镁硅系合金，强化相为MgSi。镁和硅的质量比为1.73:1。设计Al-Mg-Si系合金成分时，基体上按此比例配置镁和硅的含量。有的Al-Mg-Si合金，为了提高强度，加入适量的铜，同时加入适量的铬以抵消铜对抗蚀性的不利影响。

Al-Mg2Si合金系合金平衡相图富铝部分Mg2Si 在铝中的最大溶解度为1.85%，且随温度的降低而减速小。变形铝合金中，硅单独加入铝中只限于焊接材料，硅加入铝中亦有一定的强化作用。

镁元素

Al-Mg合金系平衡相图富铝部分尽管溶解度曲线表明，镁在铝中的溶解度随温度下降而大大地变小，但是在大部分工业用变形铝合金中，镁的含量均小于6%，而硅含量也低，这类合金是不能热处理强化的，但是可焊性良好，抗蚀性也好，并有中等强度。镁对铝的强化是明显的，每增加1%镁，抗拉强度大约升高瞻远34MPa。如果加入1%以下的锰，可能补充强化作用。因此加锰后可降低镁含量，同时可降低热裂倾向，另外锰还可以使Mg5Al8化合物均匀沉淀，改善抗蚀性和焊接性能。

锰元素

Al-Mn合金系平平衡相图部分在共晶温度658时，锰在 固溶体中的最大溶解度为1.82%。合金强度随溶解度增加不断增加，锰含量为0.8%时，延伸率达最大值。Al-Mn合金是非时效硬化合金，即不可热处理强化。锰能阻止铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，并能显著细化再结晶晶粒。再结晶晶粒的细化主要是通过MnAl6化合物弥散质点对再结晶晶粒长大起阻碍作用。MnAl6的另一作用是能溶解杂质铁，形成（Fe、Mn）Al6，减小铁的有害影响。锰是铝合金的重要元素，可以单独加入形成Al-Mn二元合金，更多的是和其它合金元素一同加入，因此大多铝合金中均含有锰。

锌元素

Al-Zn合金系平衡相图富铝部分275时锌在铝中的溶解度为31.6%，而在125时其溶解度则下降到5.6%。锌单独加入铝中，在变形条件下对铝合金强度的提高十分有限，同时存在应力腐蚀开裂、倾向，因而限制了它的应用。在铝中同时加入锌和镁，形成强化相Mg/Zn2，对合金产生明显的强化作用。Mg/Zn2含量从0.5%提高到12%时，可明显增加抗拉强度和屈服强度。镁的含量超过形成Mg/Zn2相所需超硬铝合金中，锌和镁的比例控制在2.7左右时，应力腐蚀开裂抗力最大。如在Al-Zn-Mg基础上加入铜元素，形成Al-Zn-Mg-Cu系合金，基强化效果在所有铝合金中最大，也是航天、航空工业、电力工业上的重要的铝合金材料。

铁和硅

铁在Al-Cu-Mg-Ni-Fe系锻铝合金中，硅在Al-Mg-Si系锻铝中和在Al-Si系焊条及铝硅铸造合金中，均作为合金元素加的，在基它铝合金中，硅和铁是常见的杂质元素，对合金性能有明显的影响。它们主要以FeCl3和游离硅存在。在硅大于铁时，形成β-FeSiAl3(或 Fe2Si2Al9)相，而铁大于硅时，形成α-Fe2SiAl8(或Fe3Si2Al12)。当铁和硅比例不当时，会引起铸件产生裂纹，铸铝中铁含量过高时会使铸件产生脆性。

钛和硼

钛是铝合金中常用的添加元素，以Al-Ti或Al-Ti-B中间合金形式加入。钛与铝形成 TiAl2相，成为结晶时的非自发核心，起细化铸造组织和焊缝组织的作用。Al-Ti系合金产生包反应时，钛的临界含量约为0.15%，如果有硼存在则减速小到0.01%。

铬

铬在Al-Mg-Si系、Al-Mg-Zn系、Al-Mg系合金中常见的添加元素。600℃时，铬在铝中溶解度为0.8%，室温时基本上不溶解。铬在铝中形成（CrFe）Al7和（CrMn）Al12等金属间化合物，阻碍再结晶的形核和长大过程，对合金有一定的强化作用，还能改善合金韧性和降低应力腐蚀开裂敏感性。但会场增加淬火敏感性，使阳极氧化膜呈黄色。铬在铝合金中的添加量一般不超过0.35%，并随合金中过渡元素的增加而降低。

锶

锶是表面活性元素，在结晶学上锶能改变金属间化合物相的行为。因此用锶元素进行变质处理能改善合金的塑性加工性和最终产品质量。由于锶的变质有效时间长、效果和再现性好等优点，近年来在Al-Si铸造合金中取代了钠的使用。对挤压用铝合金中加入0.015% 0.03%锶，使铸锭中β-AlFeSi相变成汉字形α-AlFeSi相，减少了铸锭均匀化时间60% 70%，提高材料力学性能和塑性加工性；改善制品表面粗糙度。对于高硅（10% 13%）变形铝合金中加入0.02% 0.07%锶元素，可使初晶减少至最低限度，力学性能也显著提高，抗拉强度бb 由233MPa提高到236MPa，屈服强度б0.2由204MPa提 高到210MPa，延伸率б5由9%增至12%。在过共晶Al-Si合金中加入锶，能减小初晶硅粒子尺寸，改善塑性加工性能，可顺利地热轧和冷轧。

锆

锆也是铝合金的常用添加剂。一般在铝合金中加入量为0.1%~0.3%，锆和铝形成ZrAl3化合物，可阻碍再结晶过程，细化再结晶晶粒。锆亦能细化铸造组织，但比钛的效果小。有锆存在时，会降低钛和硼细化晶粒的效果。在Al-Zn-Mg-Cu系合金中，由于锆对淬火敏感性的影响比铬和锰的小，因此宜用锆来代替铬和锰细化再结晶组织。

稀土元素

稀土元素加入铝合金中，使铝合金熔铸时增加成分过冷，细化晶粒，减少二次晶间距，减少合金中的气体和夹杂，并使夹杂相趋于球化。还可降低熔体表面张力，增加流动性，有利于浇注成锭，对工艺性能有着明显的影响。各种稀土加入量约为0.1%at%为好。混合稀土（La-Ce-Pr-Nd等混合）的添加，使Al-0.65%Mg-0.61%Si合金时效G?P区形成的临界温度降低。含镁的铝合金，能激发稀土元素的变质作用。

杂质元素

钒 在铝合金中形成VAl11难熔化合物，在熔铸过程中起细化晶粒作用，但比钛和锆的作用小。钒也有细化再结晶组织、提高再结晶温度的作用。

钙 在铝合金中固溶度极低，与铝形成CaAl4化合物，钙又是铝合金的超塑性元素，大约5%钙和5%锰的铝合金具有超塑性。钙和硅形成CaSi，不溶于铝，由于减小了硅的固溶量，可稍微提高工业纯铝的导电性能。钙能改善铝合金切削性能。CaSi2不能使铝合金热处理强化。微量钙有利于去除铝液中的氢。

铅、锡、铋 元素是低熔点金属，它们在铝中固溶度不大，略降低合金强度，但能改善切削性能。铋在凝固过程中膨胀，对补缩有利。高镁合金中加入铋可防止钠脆。

锑 主要用作铸造铝合金中的变质剂，变形铝合金很少使用。仅在Al-Mg变形铝合金中代替铋防止钠脆。锑元素加入某些Al-Zn-Mg-Cu系合金中，改善热压与冷压工艺性能。

铍 在变形铝合金中可改善氧化膜的结构，减少熔铸时的烧损和夹杂。铍是有毒元素，能使人产生过敏性中毒。因此，接触食品和饮料的铝合金中不能含有铍。焊接材料中的铍含量通常控制在8μg/ml以下。用作焊接基体的铝合金也应控制铍的含量。

钠 在铝中几乎不溶解，最大固溶度小于0.0025%，钠的熔点低（97.8℃）,合金中存在钠时，在凝固过程中吸附在枝晶表面或晶界，热加工时，晶界上的钠形成液态吸附层，产生脆性开裂时，形成NaAlSi化合物，无游离钠存在，不产生“钠脆”。当镁含量超2%时，镁夺取硅，析出游离钠，产生“钠脆”。因此高镁铝合金不允许使用钠盐熔剂。防止“钠脆”的方法有氯化法，使钠形成NaCl排入渣中，加铋使之生成Na2Bi进入金属基体；加锑生成Na3Sb或加入稀土亦可起到相同的作用。

介绍：安全、低耗、高效、优质的硅粉加工技术

常 森

一、对硅的了解与认识：

硅在地壳中分布很广，约占地壳总量的四分之一。硅的用途很广泛，日常生活中离不开它，现代高科技尖端领域也离不开它，将来科学技术不断发展，硅的适用价值就更加显得神通广大，如将粗硅提炼出高纯度的单晶硅是等量黄金价格的数倍，硅的适用性与经济性是可想而知的。

硅是由硅石SiO2+2C→Si+2CO2↑，这样制得的硅是含少量杂质的粗硅，也叫金属硅，其中Si约占98%，Fe、Al、Ca、Zn、Cu、Ni、Sn、Pb、Mn、Ti等约占2%，金属硅的外观是灰褐色而具有金属光泽、硬而脆的硅块，硅元素符号Si，原子序数14，原子量：28.0355，硅的原子半径是1.17μm，主要化合价：+2、+4，硅原子外层电子的结构为382，3P2，硅晶体的每个硅原子跟另外4个硅原子形成4个共介健，晶体硅的键长是2.35×10-10μm，Si—Si的键能是42.5千米/摩尔，硅的密度是2.32~2.34g/cm3或2.32~2.4g/cm3，熔点是1410℃，沸点是2355℃；硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，硅是良好的半导体；在常温下，硅的化学性质不活泼；在加热条件下，硅能跟许多非金属起反应；硅不溶于水；如：硅粉的热燃烧生成二氧化硅，同时放出大量的热。

Si+O2→SiO2

二、成品硅粉的用途：

将硅块进行工业加工制成的成品硅粉，分级为粗粉、细粉、微细粉、超微细粉，可用于高温耐火材料、铁、铝合金、硅溶胶、有机硅等主要原料。目前有机硅新型材料制品发展前景看好，市场空间大，获得利润可观，如美国道康宁、GE公司，德国瓦克公司，法国罗地亚，日本信越公司和泰国有机硅公司近些年来，企业发展速度较快，产品越做越多。我国有机硅事业也在迅速发展。有机硅企业生产甲基混合粗单体，以Si粉作为主要原料，其主反应为：

Si+2CH3Cl→（CH3）2SiCl2

付反应为：

Si+3CH3Cl→（CH3）SiCl3+2CH3+

Si+CH3Cl+2CH3→（CH3）SiCl

自从我国加入WTO国际商贸组织以来，国内的硅业对外贸易份额也逐渐增长，并在快速做大、做强、做优。据有关消息报道：浙江元通硅业有限公司正在兴建全国最大的硅粉生产厂（5万吨/年）；美国道康宁与瓦克化学公司今年计划在上海合资组建数亿美元的微硅粉产品生产园区。于是硅粉的生产技术也成为相关方面的注视重点，本文就是针对有机硅行业制取硅粉的技术，作一番评论，提供大家参考。

三、硅粉生产方法简介：

以硅块为原料生产成品硅粉，有多种方法。效果较好，应用较多的是：球磨法、辊磨法、冲旋法，其主要设备：球磨机、辊磨机、冲旋机在制粉中对达到质量技术要求是有区别的。前两种是在重力下挤压辗磨粉碎，后一种是冲击细碎。各种磨机对非易燃易爆，莫氏硬度低于7.0级的矿物均可加工粉碎。成品粒度通过工艺调节，控制在30目（0.613mm）至425目（0.033mm）范围内。

表1：硅粉各种生产方法比较：

序号项目制粉法

球磨法辊磨法盘磨法冲旋法

1产品质量比表面积m3/g0.260.360.420.57

粒

度范围mm0~0.350~0.350.0150~0.4

<0.05粉量%<30%<18%<20%<25%

颗粒形貌扁平光面少裂纹扁平光面少裂纹扁平光面少裂纹峰窝表面多裂纹

2成品产量 t/h1.51.02.52

3单机能耗 kWh/t25/8544/12044/10822.5/35

4加工成本 元/t180270300120

5工艺设备使用可靠性可靠性较好控制较困难可靠性较好可靠性较好检修工作量大可靠性好检修方便

6环保噪音大超标劳动条件差粉尘大噪音大需要隔音噪音大

粉尘较大环保达标噪音小粉尘少

注：①各制粉法使用设备主机为：φ500mm球磨机（22kW/60kW），辊磨机（37kW/170kW），中径1250盘磨机（132Kw/270kW），ZYF430型冲旋式粉碎机（45Kw/70kW）。

②形貌：根据电子扫描显微照片。

③能耗和加工成本等属一个确定的制粉机组，从原料硅块投入至排出成品粉料。

④加工成本计算包括电耗，人工，折旧，大、中、小修4项费用。电价：0.7元/度，折旧率7%。操作定员（两班总数）5人。

四、硅粉生产技术及要求：

①物料平衡图：

1吨包袋装硅块→破碎→磨机制粉→分筛出粉

1000kg 收率>98%

→布袋除尘→尾气放空（每立方米小于100毫克）

细粉收率<2%

②产品技术规格：

表2：硅粉技术指标：

名称规格分析方法国家标准含水量堆积比平均粒径μm

硅粉100%通过60目筛干筛分法CB/T1480-1995<200PPM1.34~1.4250~100

注：粒度组成按工艺确定。

表3：硅粉主要物性参数：

名

称分

子

量熔

点

℃沸

点

℃闪

点

℃自燃

点

℃在空气中爆炸极限(V%)国家环保标准

下限

硅粉 2814202355<7%02

表4：硅粉的化学成份：

SiFeAlCaZnCaNiSnDbMhTi

798.5<0.4<0.2%0.1微量微量微量微量微量微量微量

注：总杂质<1.5%（一级品），其中Fe<0.3，Al<0.15，Ca<0.1

五、硅粉生产工艺流程简述：

①袋装硅块→行吊或叉车吊卸→颚式破碎机→斗式提升机→≤15mm硅块贮仓→电磁振动给料机→磨制粉机→旋风分离器→集粉仓→筛分机→成品硅粉→布袋过滤器→收尘罐→尾气放空抽风机。

②硅块→破碎→皮带→斗提→制粉机→气固分离→分筛→成品仓

放空←抽风机←布袋过滤←鼓风机← →粗粉回制粉机

↑进N2

→细粉回收

③原料硅块仓→皮带称→一级破碎→分筛→二级破碎

冲旋式粉碎←给料机电磁振动←斗提←

↑

→筛分→粗粉回斗提

中粉贮存→二级筛分→细粉仓→布袋过滤→抽风机→尾气放空

包装微细粉←

六、硅粉设备组成：

根据工艺条件与技术要求，匹配以ZYF430型冲旋式制粉机组为核心，前后系统配置的定型设备及非标设备见表5。

表5：

序号设备名称型号规格数量材质

1原料仓L2非标1A3碳钢

2振动给料机GZ2F定型1碳钢

3颚式破碎机PE-400-250定型1铸钢

4冲旋式粉碎机GCF430定型1铸钢 高温锰钢

5斗式提升机D200 1m/s定型1A3碳钢

6振动筛φ400×12001外克碳钢 白钢网

7离心风机9-19No.6.3A1外壳碳钢

8布袋式收尘器FGM64-61外壳碳钢 防静电材料

七、活性好的硅粉：

不同的制粉方法得到的硅粉活性是有区别的，判定活性的因素为：粉粒的微观结构，比表面积、粒径级配、表面保护和设备钢耗等。

①微观结构：

化学成份符合要求指标的硅，炼制中已获得最佳微观结构，保证其拥有参与反应的最佳活性，即其天性或自然性能，制粉时一定要尽量降低对其天然微观结构的劣化作用，减少其晶粒及晶粒群间的变形，使绝大部分硅粉（99.8%以上）仍保持住原有的天然微观结构。表1中列举四法中，以冲旋法为最佳。因为它利用凌空打碎硅块的方式，让其自身循着体内最薄弱环节碎裂，没有挤、压、碾引起的结构变形。

②比表面积：

粉粒的表面积是单位质量所占有的表面积以m2/g为单位。它是参与化学反应能力的重要指标。硅粉比表面积大，参与反应速度加快，反应更完善，硅的利用率高，反应区域流化态更理想，硅耗率最低，从而显示其活性高。因此表面积已成为硅粉活性的一个重要指标。表1中列出各类粉的比表面积，其中以冲旋粉为最佳。

③粒度级配：

直接合成法是流化态中分步完成的，物料粒度逐步变化，其表面不断进行更新，反应完全，硅的单耗也明显下降。所以，硅粉粒径粗细搭配成粒级，以便获得最佳效果，来制定相应的最适宜的粒度级配。因此制粉方法必须保证粒度组成可调，而且得率更高。如制取1t硅粉的粒级0.1mm~0.4mm约占85%以上是最适宜合成反应的，这是国外某家10万t/a有机硅粗单体流化床使用的Si粉原料指标。

④表面保护：

生产出符合质、粒指标要求的合格成品硅粉，表面需要活性保护，其原则有三：1、有利于化学反应；2、有利于预防燃烧；3、有利于保持松散干燥。硅的氧化性能较强，尤其是微细粉状态，在空气中遇到明火能燃烧，生成二氧化硅同时放出大量的热：Si+O2→SiO2。

由此可以采取两种制粉保护方法：1、氮气保护，在制粉过程中进行氮气循环和不断地补充新鲜N2，控制循环N2含量≥93%，O2的含量≤7%。2、大气条件下，封闭系统，比较干燥的空气同原料硅块同时进入制粉系统，定量给料，空气和碎硅块在机内形成微负压运行，随后制取硅粉，排放空气不循环使用。如：冲旋机制取硅粉。

在成品硅粉贮存和运输、输送中，一般都采用封闭、N2封和N2输送，这也是保护Si粉活性的有效措施。硅粉表面活性高低的最终判定还是生产实践，参与化学反应后的效果如何以及在市场竞争中的能力表现。当然，为获得高活性，还有一个掌握制粉方法的问题，需要一个认识过程，要经得起时间的检验。

辊磨法在制粉过程中，需要高能耗N2保护，其保持制粉系统内N2≤93%，每吨产品需要耗N2量>300m3，由于循环N2在制粉系统温度升高，达到60℃~70℃，其中还含有7%氧气，微硅粉表面N2、O2化也就难免了。而且制粉过程中，钢耗也较高，大约在0.15kg/t，钢耗（铁粉）及易沾附在细硅粉的表面，辊磨法制得的硅粉，外观呈暗黑色。无保护N2气的冲旋法制得的硅粉，外观却是亮晶晶的。就其冲旋机制粉系统内温度一般<40℃，钢耗主要在刀片上，每吨粉耗钢约0.1kg~0.05kg以下。从中可以看出：两种生产方法得出两种差距较大的制造成本与获得不同的硅粉表面活性。

八、结论：

1、硅制粉应选择硅粉质量（活性、粒径、化学成份等）最适宜的条件。

2、硅制粉应选择制粉方法、安全稳定可靠、环保的的国家标准等条件。

3、硅制粉应选择单机加工能力大、成本低的条件。

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