C2H2F4混合气体保护下镁及镁合金的熔炼研究

• 作 者: 王小军
• 出 处: 西北工业大学
• 发表日期: 2005年期
• 关键词: 气体保护 保护效果 保护机理 致密度 保护膜 C2H2F4 镁合金

镁合金以其独特的性能越来越受到广泛的应用,但由于镁及镁合金在熔炼的过程中易产生燃烧,需要采取一定的阻燃措施。在现有的各种阻燃方法中气体保护法相对较好,而在其中效果最好的是SF₆混合气体保护法。但SF₆气体是一种很强的产生温室效应的气体,它的使用也逐渐受到限制。因此寻找一种保护效果好、对生态环境影响小的保护气体已成为先进镁合金熔炼技术的重要开发内容。本文从实验角度对一种新型保护气体C₂H₂F₄在镁及镁合金熔炼中的保护效果、保护机理进行了研究。 在不同浓度、不同温度以及不同保温时间下,用C₂H₂F₄与空气的混合气体对镁及镁合金进行了保护熔炼实验。结果表明:C₂H₂F₄混合气体的保护效果明显,纯镁在含有0.2%～0.5%C₂H₂F₄的混合气体中就可以得到比较好的保护,AZ91及AM60镁合金在含有0.2%～0.8%C₂H₂F₄混合气体中就可以得到比较好的保护。而且气体浓度愈高、温度愈低,保护效果愈好。在混合气体中加入50%的CO₂,保护效果也有所提高。在保护效果接近的情况下,使用C₂H₂F₄混合气体与使用SF₆混合气体的成本基本相当。 该气体在保护过程中与熔液反应生成了一层表面保护膜,用扫描电镜对膜层的断面及表面进行了观察,结果发现膜的厚度在3μm左右,并且气体浓度越高,温度越低,保温时间越长,膜层就越致密。用能谱仪对保护膜的成分进行了分析,结果表明表面膜主要由MgO和MgF₂组成,还包含C单质。C₂H₂F₄混合气体浓度越高,温度越低,保温时间越长,表面保护膜中MgF₂的相对含量就越高。 C₂H₂F₄混合气体的保护效果来源于该气体与熔液在表面生成了一层连续的、致密的复合保护膜,膜层中的MgF₂和C单质提高了保护膜的致密度,这层膜阻止了氧气的侵入和熔液的蒸发,起到了保护作用。