Ａｌ-Ｌｉ合金熔制用涂料的研究北京航空材料研究所朱德云，刘晓东，吴一雷，强俊摘要介绍了Ａ ｌ-Ｌｉ合金熔制用的一种新型涂料，该涂料具有化学稳定性好，不与Ａｌ-Ｌｉ合金液反应，不 腐蚀铁坩锅及工具，涂层均匀致密，易于喷涂和清理等特点，能有效地控制合金成分及杂质含量。 关键词：Ａｌ-Ｌｉ合金，熔制，涂料ＮｅｗＣｏａｔｉｎｇＵｓｅｄｆｏｒＡｌ-ＬｉＡｌｌｏ ｙＭｅｌｔｉｎｇａｎｄＣａｓｔｉｎｇ￥ＺｈｕＤｅｙｕｎ；ＬｉｕＸｉａｏｄｏｎｇ；ＷｕＹ ｉｌｅｉ；ＱｉａｎｇＪｕｎ（ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａ ｌＭａｔｅｒｉａｌｓ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｎｅｗｔｙｐｅｃｏａｔｉｎｇｕｓｅｄｆｏｒＡ ｌ-Ｌｉａｌｌｏｙｍｅｌｔｉｎｇａｎｄｃａｓｔｉｎｇｈａｓｂｅｅｎｓｔｕｄｉｅｄ．Ｉｔ ｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｃｏａｔｉｎｇｅｘｈｉｂｉｔｅｄｇｏｏｄｃｈｅｍｉｃａｌｓｔ ａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅｒｅｗａｓｎｏｒｅａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｃｏａｔｉｎｇ ａｎｄＡｌ-Ｌｉａｌｌｏｙｍｅｌｔａｎｄｔｈｅｉｒｏｎｃｒｕｃｉｂｌｅａｎｄｔｈｅｔｏ ｏｌｓｗｅｒｅｎｏｔｃｏｒｒｏｄｅｄｂｙｔｈｅｃｏａｔｉｎｇｓｏｔｈａｔｔｈｅｃｏｍｐ ｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｉｍｐｕｒｉｔｙｏｆａｌｌｏｙｓｃｏｕｌｄｂｅｃｏｎｔｒｏｌｅｄｅ ｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｃｏａｔｉｎｇｌａｙｅｒｗａｓｕｎｉ ｆｏｒｍ，ｔｉｇｈｔａｎｄｅａｓｙｔｏｂｅｃｌｅａｎｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ａｌ-Ｌｉ ａｌｌｏｙ，Ｍｅｌｔｉｎｇ，Ｃｏａｔｉｎｇｌ前言ＡＩ--Ｌｉ合金因其密度小，弹性模量高 ，刚性好，有良好的超塑性成型能力，作为一种新型宇航结构材料显示出极大的优越性而受到世界 各国的高度重视。为满足国内新机设计的需要，我所于１９８６年进行了ＡＩ-Ｌｉ合金的研究。 钾的化学性质极活泼、易氧化，给ＡＩ-Ｌｉ合金熔铸带来许多困难，如合金液的保护，熔炼合金 的容器、工具、耐火材料等都成为技术关键。收集的国外资料中，多数为ＡＩ-Ｌｉ合金成分和力 学性能。虽世界．上有几家大的铝公司掌握了ＡＩ-Ｌｉ合金熔铸技术，但这些技术对外是严格保 密的。美国专利介绍了作熔融ＡＩ-Ｌｉ合金容器的耐火砖和砌制耐火砖的泥浆材料两部分，耐火 砖由８０％～８５％碳化硅、３％～２０％氮化物结合剂组成；泥浆由５０％～８５％氨化物、１ ５％～５０％的溶胶粘合剂组成。这种方法技术难度大，投资大，不适于试验室和小批生产条件下 使用。采用真空感应炉熔炼，又难于实现半连续铸造。经过反复探索试验，终于成功地在电阻柑蜗 炉和半连续铸造机上研制出ＡＩ～Ｌｉ合金熔铸保护设备。但钢浴场及工具使用普通的涂料，熔融 ＡＩ-Ｌｉ合金与涂料起反应，使合金成分无法控制，为此对涂料进行了研究。２ＡＩ-Ｉ。ｉ合 金熔铸用涂料的研究２·ＩＡＩ-Ｌｉ合全熔铸用涂料的要求涂料是熔铸ＡＩ-Ｌｉ合金的技术关 键之一。它的作用是在增祸及工具表面形成一层薄膜，使熔融合金与对蜗、工具隔离。为此对涂料 提出的要求是：化学稳定性好，不与ＡＩ～Ｌｉ合金反应，喷涂于工件表面的涂层粘附力要强，均 匀致密，不因温度急变而产生龟裂或剥落，同时还要易于喷涂和清理，原材料来源广，价格便宜。 ２．２涂料的选择及试验方法理是元素周期表中ＩＡ类即碱金属元素，以氧化物耐火材料作为ＡＩ -Ｌｉ合金用涂料的主要成分在选择时要对它的熔点，热稳定性，酸碱度等作综合考虑。据资料介 绍，大多数主族和副族元素的低价氧化物属于离子晶体，熔点和沸点都比较高，其中不少是难熔物 质如ＢｅＯ，ＭｇＯ，ＣａＯ，ＺｒＯ，ＡＩ。Ｏ。等，它们的熔点一般在１５００～３０００Ｃ 之间；氧化物的酸碱性的变化规律是，同周期Ａ类元素中最高价态氧化物，自左至右，碱性递减， 酸性递增。同类主族元素与类数相应的氧化物，从上至Ｆ，碱性递增，酸性递减。同一元素不同价 态的氧化物中，高价态氧化物酸性较强，低价态氧化物碱性较强。根据及属于碱金属这一特点，本 试验选择的涂料成分为碱性或中性的低。朱德云，北京（１０００９５）收稿日期：１９９５—５ —２６价态氧化物和碳化物耐火材料作为涂料的填充剂，以碱性的水玻璃作为粘结剂，分别配制成 液体涂料喷涂于铁片或铁棒表面浸入熔融ＡＩ-Ｌｉ合金中，保持一定时间观察涂料的使用情况， 筛选出几种涂料分别在相同试验条件下进行试验。２．３试验条件２．３．１合金含钾量为２．２ ％～３．０％，熔炼温度为７１０～７５０’’Ｃ。２．３．２原材料：纯度为９９-９７％铝锭 ，９９．９％程锭，氧化物耐火材料。２·３·３熔铸设备为自研的惰性气体保护设备，容量为３ ０ｋｇ的钢消祸及钢工具。２·４试验结果２．４．１不同成分的涂料使用情况如表１所示。表１ 不同涂料的使用情况比较２．４．２不同涂料对合金杂质含量的影响如表所示。表２合全中理和杂 质含量分析结果从表ｌ～２看出：ａ．用氧化锌配制的涂料，其使用情况较好，但该涂料与ＡＩ- Ｌｉ合金液反应（ＺｎＯ＋Ｌｉ＋ＬＩＯ。＋Ｚｎ），使合金中锌含量增至０．３％～０．５５％ 。ｂ．氧化铝，氧化钛，碳化硅涂料，均呈沉淀状态，流动性差，涂层不均匀不致密，与工件表面 的粘附力差，产生龟裂或剥落，故柑润和工具腐蚀严重，合金中杂质铁含量增至０．２６％～０· ８４％。。氧化镁涂料达到了ＡＩ-Ｌｉ合金用涂料的要求，合金中Ｆｅ、Ｓｔ、Ｚｎ含量均低于 ０．０５％，与国外专利报道的水平相当，该涂料的成分如表３所示。其工艺同一般铝合金用涂料 的喷涂方法。表３氧化镁涂料的成分（％）。氧化镁为活性的或化学纯的２．５氧化镁涂料熔铸８ ０９０ＡＩ-Ｌｉ合全自制的８０９０ＡＩ-Ｌｉ合金与英国８０９０合金，相同，其成分示于表 ４，典型力学性能示于表５。表４８０９０ＡＩ-Ｌｉ合全化学成分（％）表自两种合全典型力学 性能比较通过几十炉合金的熔铸实践证明，用氧化镁涂料熔制的８０９０合金化学成分及典型力学 性能均达到英国８０９０合金的水平。３结论ａ．氧化镁涂料来源广，价格低廉，配制工艺简单， 易于喷涂和清理。ｂ．氧化镁涂料化学稳定性好，能有效地控制合金成分，合金中杂质Ｆｅ、Ｓｔ 、Ｚｎ均小于０．ＯＦ％，在技术和经济方面均收到了很好的效果。Ｃ．该涂料既完全适用于ＡＩ -Ｌｉ合金，也适用于不含理的且杂质要求严格的铸造铝合金和变形铝合金。ｄ．氧化镁涂料的研 制成功解决了ＡＩ-Ｌｉ合金熔炼用铁容器及工具的技术难题，为我国ＡＩ-Ｌｉ合金的研究和发 展创造了良好的生产条件。（编辑：陈渭臣）Al-Li合金熔制用涂料的研究@朱德云，刘晓东 ，吴一雷，强俊$北京航空材料研究所Ａｌ-Ｌｉ合金，熔制，涂料介绍了Ａｌ-Ｌｉ合金熔制用 的一种新型涂料，该涂料具有化学稳定性好，不与Ａｌ-Ｌｉ合金液反应，不腐蚀铁坩锅及工具， 涂层均匀致密，易于喷涂和清理等特点，能有效地控制合金成分及杂质含量。较好，但该涂料与Ａ Ｉ-Ｌｉ合金液反应（ＺｎＯ＋Ｌｉ＋ＬＩＯ。＋Ｚｎ），使合金中锌含量增至０．３％～０．５ ５％。ｂ．氧化铝，氧化钛，碳化硅涂料，均呈沉淀状态，流动性差，涂层不均匀不致密，与工件 表面的粘附力差，产生龟裂或剥落，故柑润和工具腐蚀严重，合金中杂质铁含量增至０．２６％～ ０·８４％。。氧化镁涂料达到了ＡＩ-Ｌｉ合金用涂料的要求，合金中Ｆｅ、Ｓｔ、Ｚｎ含量均 低于０．０５％，与国外专利报道的水平相当，该涂料的成分如表３所示。其工艺同一般铝合金用 涂料的喷涂方法。表３氧化镁涂料的成分（％）。氧化镁为活性的或化学纯的２．５氧化镁涂料熔 铸８０９０ＡＩ-Ｌｉ合全自制的８０９０ＡＩ-Ｌｉ合金与英国８０９０合金，相同，其成分示 于表４，典型力学性能示于表５。表４８０９０ＡＩ-Ｌｉ合全化学成分（％）表自两种合全典型 力学性能比较通过几十炉合金的熔铸实践证明，用氧化镁涂料熔制的８０９０合金化学成分及典型 力学性能均达到英国８０９０合金的水平。３结论ａ．氧化镁涂料来源广，价格低廉，配制工艺简 单，易于喷涂和清理。ｂ．氧化镁涂料化学稳定性好，能有效地控制合金成分，合金中杂质Ｆｅ、 Ｓｔ、Ｚｎ均小于０．ＯＦ％，在技术和经济方面均收到了很好的效果。Ｃ．该涂料既完全适用于 ＡＩ-Ｌｉ合金，也适用于不含理的且杂质要求严格的铸造铝合金和变形铝合金。ｄ．氧化镁涂料 的研制成功解决了ＡＩ-Ｌｉ合金熔炼用铁容器及工具的技术难题，为我国ＡＩ-Ｌｉ合金的研究 和发展创造了良好的生产条件。（编辑：陈渭臣）Al-Li合金熔制用涂料的研究@朱德云，刘晓东，吴一雷，强俊$北京航空材料研究所Ａｌ-Ｌｉ合金，熔制，涂料介绍了Ａｌ-Ｌｉ合金熔制用的一种新型涂料，该涂料具有化学稳定性好，不与Ａｌ-Ｌｉ合金液反应，不腐蚀铁坩锅及工具，涂层均匀致密，易于喷涂和清理等特点，能有效地控制合金成分及杂质含量。
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