铝合金应用ppt课件.ppt

《铝合金应用ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《铝合金应用ppt课件.ppt（27页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、铝来自粘土中的白银这是一款轿车-尼桑颐达，它在广告中的卖点之一就是“全铝合金引擎”。 铝是轻金属，号称“会飞的金属”蓝宝石是色美、透明的宝石级刚玉,是美国国石。实际上自然界中的宝石级刚玉除红色的称红宝石外，其余各种颜色如蓝色、淡蓝色、绿色、黄色、灰色、无色等，均称为蓝宝石。蓝宝石的化学成分（Al2O3）,主要以Fe、Ti、致色 红宝石的英文名为Ruby，在圣经中红宝石是所有宝石中最珍贵的。红宝石炙热的红色使人们总把它和热情、爱情联系在一起，被誉为“爱情之石”，象征着热情似火，爱情的美好、永恒和坚贞。红宝石是七月的生辰石。 3.1.2.铝的化学性质铝易溶于稀酸和碱溶液，在冷的浓铝易溶于稀酸和碱溶

2、液，在冷的浓HNO3和浓和浓H2SO4中，中，铝的表面会被钝化不发生作用。铝的表面会被钝化不发生作用。 热热HNO3和浓和浓H2SO4与铝与铝强烈反应。强烈反应。在空气中，铝表面形成致密氧化膜，阻止内层的铝被氧化，在空气中，铝表面形成致密氧化膜，阻止内层的铝被氧化，使铝在空气中有很高的稳定性。铝同氧在高温下反应并放使铝在空气中有很高的稳定性。铝同氧在高温下反应并放出大量的热，利用这个反应的高反应热，铝常被用来从其出大量的热，利用这个反应的高反应热，铝常被用来从其它氧化物中置换金属，这种方法被称为铝热法它氧化物中置换金属，这种方法被称为铝热法。在高温下，铝也容易同其它非金属（卤素、硫、碳）反应在

3、高温下，铝也容易同其它非金属（卤素、硫、碳）反应生成硫化物，卤化物等。生成硫化物，卤化物等。 3.1.3.铝的用途在建筑业上，由于铝的抗氧化性和美观性，使铝在建筑业在建筑业上，由于铝的抗氧化性和美观性，使铝在建筑业上被越来越多地广泛应用，特别是在铝合金门窗、铝塑管、上被越来越多地广泛应用，特别是在铝合金门窗、铝塑管、装饰板、铝板幕墙等方面的应用。装饰板、铝板幕墙等方面的应用。在交通运输业上，汽车、火车、飞机、船只等交通运输工在交通运输业上，汽车、火车、飞机、船只等交通运输工具开始大量采用铝及铝合金作为构件和装饰件，随着铝合具开始大量采用铝及铝合金作为构件和装饰件，随着铝合金加工材的硬度和强度不

4、断提高，航空航天领域使用的比金加工材的硬度和强度不断提高，航空航天领域使用的比例开始逐年增加。例开始逐年增加。在包装业上，各类软包装用铝箔、全铝易拉罐、各类瓶盖在包装业上，各类软包装用铝箔、全铝易拉罐、各类瓶盖及易拉盖、药用包装等用铝范围也在扩大。及易拉盖、药用包装等用铝范围也在扩大。冶金工业中，常用铝热剂来熔炼难熔金属。如铝粉和氧冶金工业中，常用铝热剂来熔炼难熔金属。如铝粉和氧化铁粉混合，引发后即发生剧烈反应，交通上常用此来焊化铁粉混合，引发后即发生剧烈反应，交通上常用此来焊接钢轨；渗铝，是钢铁化学热处理方法的一种，使普通碳接钢轨；渗铝，是钢铁化学热处理方法的一种，使普通碳钢或铸铁表面上形成

5、耐高温的氧化铝膜以保护内部的铁。钢或铸铁表面上形成耐高温的氧化铝膜以保护内部的铁。3.1.4 炼铝原料：炼铝原料： 炼铝最主要的矿石资源为铝土矿炼铝最主要的矿石资源为铝土矿。铝土矿。铝土矿主要含铝矿物为主要含铝矿物为三水铝石三水铝石（Al2O3 3H2O），），一水硬铝石一水硬铝石（Al2O3 H2O），），一水一水软软铝石铝石（Al2O3 H2O）。）。其他矿石其他矿石主要有霞石主要有霞石、红、红柱石、柱石、蓝蓝晶石、晶石、明矾石明矾石 、高岭石。、高岭石。3.2 铝的生产方法：铝的生产方法：工业上生产铝的唯一方法为冰晶石工业上生产铝的唯一方法为冰晶石氧化铝熔盐电解法。它氧化铝熔盐电解法。它

6、包括从铝土矿中生产氧化铝以及氧化铝电解两个主要过程。包括从铝土矿中生产氧化铝以及氧化铝电解两个主要过程。 3.2.1 氧化铝生产方法迄今为止，已经提出了很多从铝矿石或其它含铝原料中提取迄今为止，已经提出了很多从铝矿石或其它含铝原料中提取氧化铝的力法。由于技术和经济方面的原因，有些方法巳被氧化铝的力法。由于技术和经济方面的原因，有些方法巳被淘汰，有些还处于试验研究阶段，目前用于工业生产的只有淘汰，有些还处于试验研究阶段，目前用于工业生产的只有少数几种方法。提出的氧化铝生产方法可归纳为四类，即碱少数几种方法。提出的氧化铝生产方法可归纳为四类，即碱法、酸法、酸碱联合法与热法。法、酸法、酸碱联合法与热

7、法。3.2.1.1 碱法生产氧化铝碱法生产氧化铝 用碱用碱(NaOH或或Na2CO3)处理铝土矿，使矿石中的含铝矿物和碱反应生成处理铝土矿，使矿石中的含铝矿物和碱反应生成铝酸钠溶液。矿石中的铁、钛和二氧化硅等杂质成为不溶性的化合物进铝酸钠溶液。矿石中的铁、钛和二氧化硅等杂质成为不溶性的化合物进入固体残渣中。渣液分离后，溶液可分解析出入固体残渣中。渣液分离后，溶液可分解析出A1(OH)3，煅烧，煅烧A1(OH)3即获得氧化铝。即获得氧化铝。电解用氧化铝电解用氧化铝通常称为通常称为“铝氧铝氧”，是一种白色无定形粉状物，俗称矾土，是一种白色无定形粉状物，俗称矾土，属属离子化合物，熔点为离子化合物，熔

8、点为2050，沸点为，沸点为3000，真密度，真密度3.6g/cm3。它的流动性好，不溶于水，能溶解在熔融的冰晶。它的流动性好，不溶于水，能溶解在熔融的冰晶石中，是铝电解生产的中的主要原料石中，是铝电解生产的中的主要原料。电解铝生产工艺：氧化铝的熔点很高，采用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝，生氧化铝的熔点很高，采用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝，生产中的能量消耗很大。产中的能量消耗很大。1986年，美国化学家霍尔在氧化铝中年，美国化学家霍尔在氧化铝中、添加了冰晶石（、添加了冰晶石（Na3AlF6），使氧化铝熔融温度降低，从），使氧化铝熔融温度降低，从而减少了冶炼过程中的能量消耗，使铝及其合金成为人类生

9、而减少了冶炼过程中的能量消耗，使铝及其合金成为人类生、活和生产中广泛应用的金属材料。、活和生产中广泛应用的金属材料。3.2.2.1 电解炼铝原理：电解炼铝原理：电解过程在电解槽内进行，直流电经过电解电解过程在电解槽内进行，直流电经过电解质使氧化铝分解。依靠电流的焦耳热维持电质使氧化铝分解。依靠电流的焦耳热维持电解温度解温度950970。电解产物在阴极上是液体。电解产物在阴极上是液体铝。在阳极上是氧，它使碳阳极氧化而析出铝。在阳极上是氧，它使碳阳极氧化而析出气体气体CO2和和CO，铝液用真空罐法抽出，经净，铝液用真空罐法抽出，经净化澄清之后，浇注成商品铝锭，其质量一般化澄清之后，浇注成商品铝锭，

10、其质量一般达到达到99.599.7%Al。3.2.2.3. 铝电解槽铝电解槽3.2.2.3.1 电解槽的总体结构电解槽的总体结构电解槽是在一个钢制槽壳内部衬以耐火砖和保温层，压型炭电解槽是在一个钢制槽壳内部衬以耐火砖和保温层，压型炭块镶于槽底，作为电解槽的阴极。电流通过电解质由炭质阴块镶于槽底，作为电解槽的阴极。电流通过电解质由炭质阴极流入炭质阳极，完成电解过程。极流入炭质阳极，完成电解过程。3.2.2.3.2 电解槽的各部分构成：电解槽的各部分构成：主要包括阳极装置、阴极装置、母线装置。主要包括阳极装置、阴极装置、母线装置。（1）阳极装置）阳极装置电解过程中，阳极不断消耗，需通过调整极具来调

11、整电解质电解过程中，阳极不断消耗，需通过调整极具来调整电解质温度。电解槽正常操作时要经常升降阳极。因此，阳极装置温度。电解槽正常操作时要经常升降阳极。因此，阳极装置主要由阳极母线大梁、阳极炭块组和阳极升降机构组成。主要由阳极母线大梁、阳极炭块组和阳极升降机构组成。（2）阴极装置）阴极装置由钢制槽壳、阴极炭块组和保温材料砌体组成。由钢制槽壳、阴极炭块组和保温材料砌体组成。（3 3）母线装置）母线装置包括阴极母线，阳极母线，立柱母线和槽间母线。包括阴极母线，阳极母线，立柱母线和槽间母线。3.2.2.5. 铝电解过程中的电极过程：铝电解过程中的电极过程：3.2.2.5.1 阴极过程阴极过程电解过程中

12、，铝电解槽阴极上的基本电化学过程是电解过程中，铝电解槽阴极上的基本电化学过程是Al-O-F络络合离子中的合离子中的Al3+离子的放电析出。阴极反应为：离子的放电析出。阴极反应为：Al3+ + 3e =Al 3.2.2.5.2 阳极过程阳极过程（1）阳极反应：）阳极反应：炭阳极上的反应为炭阳极上的反应为Al-O-F络合离子中的络合离子中的O2-在炭阳极上放电在炭阳极上放电生成生成O原子，再与炭阳极中的碳发生反应生成原子，再与炭阳极中的碳发生反应生成CO2，反应式，反应式为：为：2O2-+ C - 4e=CO2因此，总反应式为：因此，总反应式为：2Al2O3+3C=4Al+3CO23.2.2.6.

13、3.2.2.6.铝电解生产实践铝电解生产实践现代铝工业生产采用冰晶石现代铝工业生产采用冰晶石-氧化铝融盐电解法。氧化铝融盐电解法。熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为溶质，以碳素体作为阳熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950970下，在电解槽内的两极上进行电解反应。下，在电解槽内的两极上进行电解反应。阳极产物主要是阳极产物主要是CO2和和CO气体，其中含有一定量的气体，其中含有一定量的HF等等有害气体和固体粉尘。为保护环境和人类健康需对阳极气体有害气体和固体粉尘。为保护环境和人类健康需对阳极气体进行净化处理

14、，除去有害气体和粉尘后排入大气。进行净化处理，除去有害气体和粉尘后排入大气。阴极产物是铝液，铝液通过真空包从槽内抽出，送往铸阴极产物是铝液，铝液通过真空包从槽内抽出，送往铸造车间，在保温炉内经净化澄清后，浇铸成铝锭或直接加工造车间，在保温炉内经净化澄清后，浇铸成铝锭或直接加工成线坯成线坯.型材等。型材等。 (铝硬）（化学成分） 这类合金主要有Al-Cu-Mg系合金，可通过淬火时效来显著提高强度，硬度和耐热性能都有所改善，但耐蚀性较差，多用于制造中等强度的飞机结构件等。(铝超）（化学成分） 这类合金主要有Al-Cu-Mg-Zn系合金，淬火时效后强化效果优于硬铝合金，但耐蚀性同样较差，多用于制造质轻、受力较大的结构件等。飞机翼梁(腹板为超硬铝合金)飞机主起落架