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A356铝合金具有优异的铸造性能和综合力学性能,广泛应用于通讯、建筑、汽车等领域。A356材质的零件在机加工过程中会产生大量铝切屑。研究适用于A356铝切屑回收的净化熔剂及工艺具有显著的经济效益和环保价值。熔剂净化对夹杂物含量较多的再生铝熔体具有净化效果好、成本低、操作简单等优点。目前对熔剂净化的研究主要集中在净化工艺的优化,对净化过程中的热力学与动力学过程、熔剂-铝液-夹杂间的相互作用等关键问题研究的较少。本课题采用DTA、OM、XRD、SEM、EDS、拉伸实验等测试分析方法,通过研究碱金属氟化物对熔剂的熔点、熔剂/A356铝液界面张力、熔剂/A1203界面张力、铝切屑聚合效果的影响及其机理,为设计高效净化熔剂提供指导,采用正交实验优化了 A356铝切屑回收的净化熔剂成分及工艺。等摩尔NaCl-KCl中加入NaF、KF可以显著降低熔剂的熔点,其加入量为5%时,熔点分别降低了 6.68%和7%。Na3AlF6、AlF3可以小幅降低熔剂的熔点,MgF2、BaF2、SrF2对熔剂熔点影响较小,CaF2使熔剂熔点小幅增加。740℃时,等摩尔NaCl-KCl/A356铝液界面张力为735mN/m。NaF、KF对界面张力的影响最显著,随着其加入量的增加,界面张力逐渐降低。加入l5%NaF、15%KF可以使界面张力分别降低至372.27mN/m和354.23mN/m。熔剂中分别加入Na3AlF3、MgF2、BaF2、CaF2、SrF2均可以降低界面张力,加入量为5%时界面张力最小。熔剂中加入AlF3,使界面张力增大。氟化物使界面张力降低的原因是提高了熔剂/A356铝液界面处Na、K等表面活性元素的浓度。740℃时,等摩尔NaCl-KCl中加入AlF3,显著降低熔剂/Al2O3界面张力。NaF、KF使界面张力升高,BaF2、SrF2可以小幅提高界面张力,Na3AlF6、MgF2、CaF2对界面张力的影响很小。740℃时,A356铝切屑在等摩尔NaCl-KCl中不能聚合。等摩尔NaCl-KCl中分别加入NaF、KF、Na3AlF6时A356铝切屑的聚合效果最显著。AlF3、CaF2、BaF2、SrF2可以有效促进铝切屑的聚合,MgF2的作用效果最差。熔剂中铝切屑的聚合过程为:铝液滴表面的氧化膜在热应力和F-氟离子的作用下破裂;破裂的氧化膜在界面应力作用下进入熔剂中;相邻铝液滴在氧化膜被去除的部位形成铝液与铝液的直接接触,在界面能最低的驱动下聚合为大尺寸的铝球。基于熔剂物化特性和熔剂与A356铝熔体、A1203的作用特点,设计了三种成分的熔剂,通过正交实验优化了熔剂成分和净化工艺,结果表明:最优熔剂成分为 85%(NaCl-KCl)+8.5%Na3AlF3+4.5%AlF3+2%CaF2、最佳熔剂加入方式为铝切屑和熔剂混合均匀后加入铝熔体、最佳熔剂加入量为1%。在最优净化熔剂及工艺条件下,加入30%铝切屑的A356铝合金铸态的抗拉强度比未净化时提高了31.6%,达到了 189MPa,除气率为 80.4%。