镁冶炼与镁合金熔炼工艺PDF电子书下载

上篇 镁冶炼工艺 3

第1章 概论 3

1.1 国内外镁工业 3

1.1.1 镁的发展阶段 3

1.1.2 世界镁工业 4

1.1.3 中国镁工业 4

1.1.4 中国镁工业现有的优势 5

1.2 镁矿资源 6

1.3 镁及镁合金的应用 8

1.3.1 镁的应用 8

1.3.2 镁合金的应用 8

参考文献 11

第2章 硅热还原法 12

2.1 硅热法炼镁的工艺流程及原理 12

2.1.1 概述 12

2.1.2 硅热法炼镁的工艺流程 12

2.1.3 硅热法炼镁的基本原理 13

2.2 煅烧白云石制取煅白 15

2.2.1 白云石的分解与煅白的质量 15

2.2.2 影响煅白质量的因素 17

2.2.3 煅烧回转窑及其操作 19

2.2.4 其他煅烧设备 21

2.3 还原炉料的准备 21

2.3.1 还原剂的选择 21

2.3.2 添加剂的选择 22

2.3.3 煅白、萤石及硅铁的配料 23

2.3.4 煅白、萤石及硅铁的磨粉工艺和设备 25

2.3.5 炉料的制团工艺及设备 26

2.4 镁的真空热还原 28

2.4.1 硅热还原法的特点 28

2.4.2 真空热还原过程的特点 28

2.4.3 各种因素对还原过程的影响 29

2.4.4 还原罐 31

2.4.5 燃气或燃煤还原炉及生产实践 32

2.4.6 燃气或燃煤还原炉抽真空设施 36

2.4.7 半连续和连续生产真空还原炉 37

2.5 镁蒸气的冷凝与结晶 39

2.6 硅热法炼镁中的安全环保问题 40

2.7 硅热法炼镁新工艺 40

参考文献 41

第3章 电解法炼镁 43

3.1 电解法炼镁的工艺流程 43

3.1.1 概述 43

3.1.2 各种炼镁工艺流程 43

3.2 氯化镁的制备方法 47

3.2.1 道屋法 47

3.2.2 阿玛克斯法 47

3.2.3 氧化镁氯化法 47

3.2.4 诺斯克法 47

3.3 水氯镁石（MgCl2·6H2O）制备氯化镁 48

3.3.1 氯化镁水合物脱水的基本原理 48

3.3.2 氯化镁水合物脱水与水解的相图 49

3.3.3 水氯镁石的一次脱水 50

3.3.4 水氯镁石的二次脱水 51

3.4 菱镁矿（氧化镁）氯化制备氯化镁 53

3.4.1 氧化镁氯化的基本原理 53

3.4.2 氧化镁的制备及氯化设备 55

3.4.3 影响氧化镁氯化的因素 56

3.4.4 氧化镁的氯化工艺 60

3.5 电解质 62

3.5.1 电解质的组成 62

3.5.2 电解质的性质 62

3.5.3 电解质组成对电解过程的影响 65

3.5.4 电解质中杂质对电解过程的影响 66

3.6 镁的电解 67

3.6.1 镁电解的电流效率及影响因素 67

3.6.2 镁电解中的电能消耗 69

3.6.3 镁电解用的电解槽 70

3.6.4 镁电解工艺 73

参考文献 76

第4章 粗镁精炼与镁锭的表面处理 77

4.1 粗镁精炼的工艺流程 77

4.1.1 粗镁精炼概述 77

4.1.2 粗镁精炼的工艺流程 78

4.2 结晶镁 78

4.2.1 结晶镁的化学组成及质量等级 78

4.2.2 结晶镁中杂质的来源及分布情况 78

4.2.3 结晶镁除杂方法 79

4.3 结晶镁的熔剂精炼法 81

4.3.1 对熔剂的要求及熔剂组成 81

4.3.2 熔剂精炼的操作 82

4.3.3 熔剂精炼的设备 82

4.4 其他精炼方法 84

4.4.1 添加剂深度精炼 84

4.4.2 升华精炼 84

4.4.3 感应精炼炉精炼 85

4.5 浇注镁锭的工艺及设备 85

4.5.1 影响镁锭浇注的因素 85

4.5.2 连续铸锭机 86

4.6 镁锭的表面处理 86

4.6.1 镁锭腐蚀的原因 86

4.6.2 镁锭表面的处理方法 86

参考文献 87

下篇 镁合金熔炼工艺 91

第5章 镁合金的牌号、分类及性能 91

5.1 镁合金的牌号 91

5.1.1 美国牌号 91

5.1.2 中国牌号 92

5.1.3 前苏联牌号 93

5.1.4 其他牌号及部分镁合金相近牌号对照 93

5.2 镁合金的分类 94

5.2.1 化学成分 95

5.2.2 成形工艺 95

5.2.3 是否含锆 95

5.3 镁合金的性能 96

5.3.1 铸造镁合金的性能及特点 96

5.3.2 变形镁合金的性能及特点 98

参考文献 99

第6章 镁合金熔炼的基本原理 101

6.1 镁的合金化 101

6.1.1 镁的合金化特点 101

6.1.2 镁的合金化强化原理 102

6.1.3 镁合金中合金元素对组织和性能的影响 105

6.2 镁合金系及相图 107

6.2.1 Mg-Al二元系相图 108

6.2.2 Mg-Zn二元系相图 109

6.2.3 Mg-Mn二元系相图 110

6.2.4 Mg-Li二元系相图 111

6.2.5 Mg-RE系合金 112

6.2.6 其他合金相图 114

6.3 镁合金的一些物理化学特性 115

6.3.1 镁与氧的作用 115

6.3.2 镁与氢的相互作用 117

6.3.3 镁与氮的相互作用 118

6.3.4 镁与硫及SO2的相互作用 118

6.3.5 氯气与镁及其合金组元的作用 118

6.3.6 镁与B2O3的作用 119

6.3.7 镁与水的作用 119

参考文献 119

第7章 镁合金生产前的准备工作 121

7.1 各种工具及材料的准备 121

7.1.1 生产镁合金用工具的准备 121

7.1.2 坩埚的准备 121

7.1.3 涂料的准备 123

7.1.4 炉料及熔炼用辅助材料的准备 123

7.2 配料 125

7.2.1 用粗镁或镁锭生产镁合金的配料操作注意事项 125

7.2.2 生产镁合金各金属加入量的计算 125

7.2.3 熔剂的选用及用量 128

7.2.4 用坩埚炉熔炼Mg Al系合金的操作与步骤 128

7.2.5 各种铸造镁合金的推荐配料成分 129

7.3 中间合金的制备 130

7.3.1 中间合金的成分 130

7.3.2 各种中间合金的制备方法 130

参考文献 132

第8章 镁合金生产用设备及安全技术与操作 133

8.1 镁合金的熔炼设备 133

8.1.1 反射炉 133

8.1.2 坩埚炉 134

8.1.3 工频感应炉 135

8.1.4 双室和三室熔化炉 137

8.2 镁合金的浇注设备 137

8.2.1 气体保护半连续浇注机 137

8.2.2 浇注镁合金锭用结晶槽和漏斗 138

8.2.3 其他常用浇注工具 139

8.3 电气控制系统 141

8.3.1 熔化及保温控制系统 141

8.3.2 混合保护气体切换流程 141

8.4 镁合金生产的安全技术与操作 142

8.4.1 镁合金发生燃烧和爆炸的化学反应机理 142

8.4.2 镁合金生产的安全技术 143

8.4.3 镁合金生产的安全操作条例 145

参考文献 145

第9章 镁合金生产工艺 146

9.1 镁合金生产工艺概要 146

9.1.1 镁合金生产工艺的特点 146

9.1.2 镁合金的生产技术 147

9.2 镁合金的生产工艺流程 148

9.2.1 熔剂保护镁合金的生产工艺流程 148

9.2.2 气体保护镁合金的生产工艺流程 148

9.3 反射炉熔炼镁合金工艺 149

9.4 坩埚炉熔炼镁合金工艺 152

9.5 熔剂法熔炼ZM-5合金的工艺 153

9.6 无熔剂法熔炼ZM-5合金的工艺（用SF6混合气体作保护性气体） 154

9.7 AZ91镁合金熔炼的工艺 155

9.8 镁合金生产中需控制的重要环节 156

9.9 两种特殊元素的加入方法 157

9.10 废料复熔工艺 157

参考文献 158

第10章 镁合金生产过程防氧化及燃烧的方法 159

10.1 概述 159

10.2 熔剂保护法 159

10.2.1 熔剂的作用 159

10.2.2 对熔剂的要求 160

10.2.3 配制熔剂用盐类的性质 160

10.2.4 常用熔剂的成分和性能 162

10.2.5 熔剂的配制工艺 164

10.2.6 传统熔剂的不足之处 165

10.2.7 新型无公害熔剂 166

10.3 气体保护法 166

10.3.1 气体保护机理 166

10.3.2 SF6气体的基本性质及SF6与Mg之间的反应 167

10.3.3 SF6混合气体的保护气氛 168

10.3.4 采用SF6气体保护须注意的问题 170

10.3.5 SF6气体的混合装置简图 171

10.3.6 减少SF6用量的具体措施 171

10.3.7 气体保护与熔剂保护的比较 173

10.4 合金化阻燃保护法 173

参考文献 174

第11章 镁合金熔体的净化与变质处理 176

11.1 镁合金熔体的净化处理 176

11.1.1 除气 176

11.1.2 除夹杂物 177

11.2 镁合金的变质原理及常用的变质剂 179

11.2.1 镁合金的变质原理 179

11.2.2 常用的变质剂 179

11.3 Mg-A1系合金的变质处理 180

11.3.1 过热变质法 180

11.3.2 加碳变质法 180

11.4 Mg-Zn、Mg-RE系合金的变质处理 182

11.4.1 加锆细化晶粒 182

11.4.2 锆的加入方法 183

11.5 其他合金系的变质处理 184

11.6 电磁搅动镁合金液穴熔体细化晶粒 185

11.7 其他镁合金晶粒细化的工艺 187

11.7.1 半固态成形细化晶粒工艺 187

11.7.2 铸锭变形处理工艺 187

11.7.3 铸造粉末冶金成形工艺 188

参考文献 188

第12章 镁合金的浇注 190

12.1 镁合金浇注的特点及方法 190

12.1.1 镁合金浇注的主要特点 190

12.1.2 镁合金浇注时应采取的措施 190

12.1.3 半连续浇注镁合金锭前的准备 191

12.2 镁合金的浇注工艺制度 191

12.3 镁合金的浇注方法 194

12.3.1 用浇包舀取合金熔体的浇注 194

12.3.2 有挡板坩埚的浇注 195

12.4 浇注过程中镁合金熔体的保护 195

参考文献 196

第13章 镁合金的质量控制和常见缺陷及防止方法 198

13.1 质量控制内容和检测方法 198

13.1.1 影响镁合金质量的因素 198

13.1.2 镁合金化学成分及夹杂物的检测方法 199

13.2 镁合金中常见的缺陷及防止方法 202

13.2.1 镁合金的裂纹倾向性 202

13.2.2 镁合金锭及铸件的偏析 204

13.2.3 镁合金锭及铸件的冷隔 206

13.2.4 镁合金锭及铸件的夹杂 206

13.2.5 镁合金铸件的疏松和缩孔 207

13.2.6 镁合金锭中带状气孔 208

13.2.7 镁合金锭中金属间化合物 208

参考文献 209

第14章 镁合金废料的回收与再利用 210

14.1 镁合金再生概述 210

14.2 镁合金废料的分类 210

14.2.1 压铸废料和机加工废料 211

14.2.2 报废的镁合金零部件 212

14.3 镁合金废料的回收工艺 212

14.4 镁合金废料的回收方式 213

14.4.1 厂内回收 213

14.4.2 厂外回收 213

14.4.3 废旧汽车上镁合金零部件的回收 213

14.5 镁合金废料的前期处理 214

14.6 镁合金废料的熔炼方法 215

14.6.1 镁切屑的重炼工艺 215

14.6.2 镁切屑真空蒸馏法 216

14.6.3 熔剂法 216

14.6.4 无熔剂法 218

14.7 镁合金废料在熔炼中的质量控制 218

14.7.1 降低镁合金中铁的含量 218

14.7.2 降低镁合金中非金属杂质的含量 220

14.7.3 预防外来杂质 220

14.8 再生镁合金的质量要求及检测 221

14.8.1 再生镁合金的质量要求及检测项目 221

14.8.2 再生镁合金的检测方法 221

14.9 再生镁合金的未来 222

参考文献 222