水氯镁石复盐法脱水工艺.pdf

有色金属 冶炼部分 2 0 1 1 年7 期 D 0 1 1 0 ．3 9 6 9 l ／J ．i s s n ．1 0 0 7 - 7 5 4 5 ．2 0 11 ．0 7 ．0 0 4 水氯镁石复盐法脱水工艺 胡湖生，杨明德，吴玉龙，党 清华大学核能与新能源技术研究院，北京1 0 2 2 0 1 摘要用烧瓶蒸馏装置模拟固定床脱水设备，研究用苯胺盐酸盐作脱水剂的复盐法将水氯镁石 M g C l 。 6 H z 脱水制备无水氯化镁 M g C I z 的过程。考察复盐配料比例、保护气含水浓度、热解温度、热解时 间等阂素对所制备无水氯化镁产品中氧化镁和水分含量的影响，优化用固定床脱水工艺条件。结果表 明，完全脱水和脱苯胺盐酸盐的最佳温度和时间分别是3 0 0 ℃与2 5 ～3 0m i n 和3 2 0 ～3 5 0 ℃与1 0 ～2 0 r n i n 。最佳配料摩尔比C s H ；N H 2 H C I M g C l z 6 H 2 0 为I ．1 I ．0 。在最佳条件F ，可得到合格的无 水氯化镁产品M g C I z9 8 ％～9 8 ．6 ％，M g O0 ．0 3 ％～0 ．3 8 ％，苯胺盐酸盐0 ．1 0 ％～0 ．1 2 ％，水分0 ．6 0 ％ ～o ．8 1 ％。 关键词冶金技术；水氯镁石；脱水；复盐法；无水氯化镁；苯胺盐酸盐 中图分类号T F 8 2 2 ；T F 8 0 3 ．2 4文献标识码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 1 0 7 0 0 1 7 0 6 D e h y d r a t i o no fB i s c h o f i t ef o rA n h y d r o u s P r e p a r a t i o nb yH y d r a t e dD o u b l e M a g n e s i u mC h l o r i d e S a l tM e t h o d H UH u s h e n g ，Y A N GM i n g d e ，W UY u l o n g ，D A N GJ i e I n s t i t u t eo fN u c l e a ra n dN e wE n e r g yT e c h n o l o g y ，T s i n g h u aU n i v e r s i t y 。B e i j i n g1 0 2 2 0 1 ，C h i n a A b s t r a c t T h ep r o c e s sf o rd e h y d r a t i o no fb i s c h o f i t e M g C l 2 6H 2O t op r e p a r ea n h y d r o u sm a g n e s i u m c h l o r i d e M g C l 2 w i t ht h et h e r m a ld e c o m p o s i t i o no fah y d r a t e dd o u b l es a l ti si n v e s t i g a t e db ys i m u l a t i n g f i x e db e de q u i p m e n tf o rd e h y d r a t i o nw i t ht h ed i s t i l l i n gf l a s ks y s t e m ．T h ee f f e c t so ft h er a t i o so fa n i l i n e h y d r o c h l o r i d e C 6H 5NH 2 H C l t ob i s c h o f i t e ，t e m p e r a t u r ea n dt i m eo fd e h y d r a t i o na n d t h e r m a l d e c o m p o s i t i o n ，t h ec o n c e n t r a t i o no fH 2 i np r o t e c t i o n g a sa g a i n s td e h y d r a t i o no nt h ec o n t e n to fM g Oa n d H 20i nt h ep r o d u c t sa r ed e s c r i b e d ．T h et e c h n i c a lp a r a m e t e r sareo p t i m i z e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a tt h e o p t i m a lt e m p e r a t u r ea n dt i m ea r e3 0 0 ℃a n d2 5 ～3 0m i nf o rt h ec o m p l e t er e m o v a lo fH 20 ，a n d3 2 0 ～3 5 0 ℃ a n d10 ～2 0m i nf o rt h ec o m p l e t er e m o v a lo fC 6H 5N H 2 H C I ，r e s p e c t i v e l y ．T h eo p t i m a l m o lr a t i oo f C 6H5 N H 2 H C It oM g C l 2 6 H 2 0i s1 ．1 1 ．0 ．U n d e rt h eo p t i m a lc o n d i t i o n ，t h ep r e p a r e dp r o d u c t ， a n h y d r o u sm a g n e s i u mc h l o r i d e ，i sd e s i r e d ，c o n t a i n i n gM g C l 29 8 ％～9 8 ．6 ％，M g O0 ．0 3 ％～0 ．3 8 ％， C 6 H 5 N H 2 H C l0 ．1 0 ％～O ．1 2 ％a n dH 2 00 ．6 0 ％t 0 ．8 1 ％． K e yw o r d s m e t a l l u r g i c a lt e c h n o l o g y ；b i s c h o f i t e ；d e h y d r a t i o n ；d r a t e dd o u b l es a l t ；a n h y d r o u sm a g n e s i u m c h l o r i d e ；a n i l i n eh y d r o c h l o r i d e 海水、盐湖卤水中含有巨大的镁资源。盐湖卤 水提取氯化钾后可方便地得到氯化镁，纯度达9 8 ％ ～9 9 ％。每生产1t 氯化钾町副产1 0t 六水氯化镁 M g C l z 6 H O ，俗称水氯镁石 。因此提取氯化钾 后卤水中镁资源的综合利厢成为急需解决的课题。 六水氯化镁足生产镁化合物如硫酸镁、氧化镁、碳酸 基金项目“十一五”国家科技支撑计划重点项日 2 0 0 8 B A B 3 5 1 3 0 5 ． 作者简介胡湖生 1 9 6 5 一 ，男。江西≮都县人，高级1 程师，硕上，主要从事化上冶金等方面的研究。 条 万方数据 1 8 有色金属 冶炼部分 2 0 1 1 年7 期 镁、无水氯化镁等的重要原料。无水氯化镁大量用 于电解法生产金属镁，也用于乙烯聚合的催化剂。 高纯无水氯化镁还在医药界用于肾衰竭透析和血液 净化[ 1 ] 。然而，无水氯化镁的制备并非易事，水氯镁 石在空气中脱水时很容易水解成氧化镁，因此水氯 镁石脱水制备无水氯化镁是一个重要课题，也是一 个难题。传统的工业化脱水方法是利用氯气或氯化 氢作保护气或氯化气心’3 J ，但这些气体对设备腐蚀严 重。文献报道了多种脱水方法，如氯化铵一氨气 法【4 ．5 ] 、醇一氨法q2 | 、复盐法[ 13 | ，但都未能实现工业 化生产。 利用苯胺盐酸盐 C 。H 。N H 2 H C I 作脱水剂 的复盐脱水法可缓解设备腐蚀问题，且脱水较易进 行，生产成本也可降低，文献[ i 4 - i 5 ] 研究了水氯镁 石复盐法脱水的机理。 研究中，采用复盐法脱水的工艺，用蒸馏烧瓶模 拟固定床脱水设备，考察了脱水反应初始条件如水 氯镁石与复盐的配比、保护气体含水浓度和脱苯胺 盐酸盐热解反应温度、时间等对产品质量的影响。 1试验方法 I ．1 试验原料 试验用主要原料为六水氯化镁 分析纯 、盐酸 工业级 、苯胺 工业级 和水 去离子水 。 I ．2 试验装置 试验装置如图1 所示，包括5 0 0m L 三口烧瓶、冷 凝器、可调温电热套 2 5 0w 、水银温度计 0 ～5 0 0 ℃ 、 氮气钢瓶、转子流量计 L 绉一6 ，2 5 ～4 0 0L ／h 。 I 一氮气瓶；2 - - 流量计 3 一三口烧瓶；4 一水银温度计； 5 一冷凝器；6 一接受瓶；7 一锥形吸收瓶；8 一电热套 图l 水氯镁石脱水试验装置 F i g ．1A p p a r a t u so fd e h y d r a t i o no fb i s c h o f i t e 1 ．3 分析方法 热解得到的产品中氯化镁用无水乙醇溶解并过 滤后用E D T A 容量法测定。总镁用3 ％硫酸溶液加 热溶解后用E D T A 容量法测定。M g O 测定，用水 溶解产品后过滤，得到的渣用3 ％硫酸溶液加热溶 解 其中的碱式氯化镁转化M g O 后用E D T A 容量 法滴定[ 4 ] 。苯胺盐酸盐含量用分光光度法测定[ 1 引。 水分含量用卡尔费休微量水分测定仪 K I I 测 定[ 17 1 。无水氯化镁产品晶体结构用R i g a k u3 0 1 4 型X 射线衍射仪分析。 I ．4 试验过程 先将盐酸与苯胺液体按l 1 摩尔比 加入三 口瓶内，混匀，再按一定比例加入六水氯化镁，一般 每次加入六水氯化镁2 4 ～2 5g ，总物料为5 0g 左 右，厚度约1c m 。接通冷却水，接通氮气 1 ～4L ／ m i n ，以5 ～1 0 ℃／m i n 速度升温，当达到3 0 0 ℃时， 绝大部分水分已经脱出，测量蒸出水的体积。继续 升温至所需温度 4 0 0 ℃以下 ，热解脱出苯胺盐酸 盐，得到无水氯化镁产品。脱出的苯胺盐酸盐气体 被冷凝收集，再用作脱水剂。 2 试验结果与讨论 2 ．1 典型的脱水过程 图2 显示脱水过程温度和脱出水分的变化，升 温速度5 ～1 0 ℃／m i n ，N 流量2L ／m i n 。典型脱水 过程以1 0 ℃／m i n 速度升温至1 1 0 ℃时，瓶内糊状 物开始熔化成液体，此时C 。H ；N H H C l 与 M g C l 2 6 H 2 0 形成复盐M g C l 2 C 6 H 。N H H C I 6 H 。O 熔液。1 2 0 ℃时开始沸腾、蒸馏并冷凝出 水滴。至2 5 0 ℃时可脱出配料时加入的全部自由水 如洗水 和相当于六水氯化镁分子中的2 个结晶 水。2 8 0 ℃时可脱出六水氯化镁分子中的另外3 个 结晶水，瓶内物质呈白色固体。然后以5 ℃／m i n 速 度升温至3 0 0 ℃时六水氯化镁分子中的总共5 ．8 个 结晶水可脱出，共历时约2 5r a i n 。此时温度会突然 下降2 5 ℃，表明固相发生相变 升华 吸热，开始热 解脱出苯胺盐酸盐。当温度重新上升至3 0 0 ℃时并 不脱出水分，至3 0 0 ～3 5 0 ℃时脱出六水氯化镁分子 中残余的约0 ．1 ～o ．2 个结晶水和大部分苯胺盐酸 盐。继续升温至4 0 0 ℃时脱出残留的苯胺盐酸盐， 得到灰白色的无水M g C l 。产品。 可见，与文献[ 1 3 ] 比较，脱除绝大部分结晶水的 温度要高出1 2 0 ℃，开始脱苯胺盐酸盐的温度也要高 出约5 0 ℃。典型的脱水过程反应为1 2 0 - - - 2 5 0 ℃反 应 1 ，2 5 0 ～2 8 0 ℃反应 2 ，2 8 0 ～3 0 0 ℃反应 3 ， 3 0 0 ～4 0 0 ℃反应 4 。 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 1 1 年7 期 1 9 芝 篓 日寸倒／r a i n 图2 水氯镁石复盐法脱水过程 F i g ．2T e m p e r a t u r ea n dw a t e rd e h y d r a t e d d u r i n gd e h y d r a t i o no fb i s c h o f i t e M g C l 2 C 6 H 5 N H 2 H C l 6 H 2 0 x H 2 0 M g C l 2 C 6H 5 N H 2 H C l 4 H 2 0 x 2 H 2 0 g 1 M g C l 2 C 6 H 5 N H 2 H C l 4 H 2 0 M g C l 2 C 6 H 5 N H 2 H C l H 2 0 3 H 2 0 g 2 M g C l 2 C 6 H 。N H 2 H C I H 2 0 M g C l 2 C 6H 5 N H 2 H C l 0 ．2 H 2 0 0 ．8 H 2 0 g 3 M g C l 2 C 6 H 5 N H 2 H C I 0 ．2 H 2 0 一M g C l 2 C 6H 5N H 2 H C I g 0 ．2 H 2 0 g 4 2 ．2 脱苯胺盐酸盐过程 2 ．2 ．1 配料比的影响 盐酸与苯胺按摩尔比1 1 配料，使完全中和生 成苯胺盐酸盐，再按苯胺盐酸盐与氯化镁不同的摩 尔比加入六水氯化镁。测定产品无水氯化镁中对电 解镁生产的有害杂质氧化镁的含量。结果如图3 所 示，热解温度4 0 0 ℃，N 流量2L ／r a i n ，热解时间 2 0m i n 。 术 鲫 钍 皂 兰 苯胺盐酸盐／水氯镁石摩尔比 图3 配料比对产品中氧化镁含量的影响 F i g ．3 E f f e c to fr a t i o so fC 6 H 5 N H 2 H C t o M g C l 2 6 H 2Oo nM g O c o n c e n t r a t i o n s i np r o d u c t s 由图3 可见，随着C 。H 。N H H C l M g C I 6 H o 摩尔比增大，则产品中的氧化镁含量减小。 采用高纯氮作保护气时，当c 6H 。N H 。H C l M g C l 6 H o ≥1 ．1 1 ．0 ，氧化镁含量小于0 ．5 ％。 当此比例≤1 ．0 1 ．0 时，产品中的氧化镁较高 ≥ 1 ．1 ％ ，即按化学计量配入C 。H 。N H 。H C I 或更 少 无任何过量 时，难免有少部分M g C l 。被水解为 M g O ，见反应式 5 至式 8 。 M g C l 2 C 6 H s N H 2 H C l x H 2 0 M g O H C l C 6 H 5 N H 2 H C l H C l z 一1 H 2 0 5 M g C l 2 C 6 H5 N H 2 H C I x H 2 0 一M g O H 2 C 6H 5 N H 2 H C l 2 H C l z 一2 H 。O 6 M g O H C l M g O H C l 7 M g O H 2 一M g O H 2 0 8 相反，若过量一些 如1 0 ％ ，气相中C 。H 。N H 。 H C l g 浓度较大，则发生气一固相氯化反应，使 M g O 转化为了M g C l 2 ，见反应式 9 。 2 C eH sN H 2 H C l g M g O M g C l 2 2 C 6 H 5 N H 2 g H 2 0 g 9 然而，产品中的水分含量并非随C 。H 。N H H C I M g C l 6 H 。0 摩尔比增加而单调减小，而是 先减小后增大，见图4 ，采用高纯氮作保护气时，热 解温度4 0 0 ℃，N 2 流量2L ／m i n ，热解时间2 0m i n 。 产品中的水分含量增大的原因可能是C 。H ；N H H C I 含量太高反而阻碍水分的蒸发。综合考虑产 品中氧化镁与水分的含鼍，最佳C 。H 。N H H C l M g C l 2 6 H 20 摩尔比应取1 ．1 1 ．0 。 母 、 套 * 苯胺盐酸盐／水氯镁石摩尔比 图4 配料比对产品中水分的影响 F i g ．4 E f f 代to fr a t i o so fC 6 H 5 N H 2 H C t oM g C i 2 6 H 2 0o nH 2 0 c o n c e n t r a t i o n si np r o d u c t s 可见，最佳C 6 H5 N H 2 H C l M g C l 2 6 H 2 0 摩尔比与文献[ 1 3 ] 相比有很大的不同，文献[ 1 3 ] 报 道的C 。H 。N H 2 H C I M g C l 6 H O 摩尔比为 万方数据 2 0 有色金属 冶炼部分 2 0 1 1 年7 期 0 ．921 ～0 ．1 2 I 。 2 ．2 ．2 热解温度的影响 温度对水分的脱出有显著的影响。一般自由升 温至2 8 0 ℃，再以5 ℃／m i n 速度升温至3 0 0 ℃时六 水氯化镁分子中的总共5 ．8 个结6 占水叮脱出。脱除 剩下的0 ．1 ～o ．2 个结晶水需要升温至3 2 0 ～3 5 0 ℃， 此时有部分苯胺盐酸盐也脱出。温度对苯胺盐酸盐 脱出也有显著影响，如图5 所示，C 。H 。N H H C l M g C l 2 6 H 2 0 1 ．1 1 ．0 ，N 2 流量2L ／r a i n ，热 解时间2 0r a i n 。升温至3 1 5 ℃时，苯胺盐酸盐含量 降至1 8 ％～2 0 ％，升温至3 2 0 ℃时，苯胺盐酸盐含 量降至0 ．2 0 ％，3 5 0 ℃时，降至0 ．1 2 ％以下。产品中 M g O 含量随温度升高略有增大，这是因为温度越 高，由M g C I 。一M g O 相图_ 8 j 知，残余水分使氯化镁水 解的趋势增大。 冰 捆 托 甚 至 图5热解温度对产品中苯胺盐酸盐 和M g o 含量的影响 F i g ．5 E f f e c to ft h e r m a ld e c o m p o s i t i o n t e m p e r a t u r eo nc 6H sN H 2 H C a n dM g Oc o n c e n t r a t i o n si np r o d u c t s 2 ．2 ．3 热解时间的影响 一般自由升温至3 0 0 ℃时六水氯化镁分子中的 总共5 ．8 个结晶水町脱出，历时约2 5r a i n 。再升温 至3 5 0 ℃，又历时约1 0r a i n 。然后保温在3 5 0 ℃脱 除剩下的0 ．2 个结晶水和苯胺盐酸盐。图6 和图7 是热解时间 温度在3 0 0 ℃以上时开始计算热解时 间 对水分和苯胺盐酸盐脱出的影响，C 6 H 。N H z H C I M g C l 2 6 H 2 1 ．1 1 ．0 ，N 2 流量2L ／m i n ， 热解温度3 0 0 ～4 0 0 ℃。由图6 可见，随热解时间延 长，则产品中水分含量先是急剧降低，然后缓慢降 低。当热解时间在2 0r a i n 以上时产品中水分小于 0 ．9 ％。由图7 可见，产品中苯胺盐酸盐含量随热解 时问延长而降低，热解时间在1 2r a i n 以上时产品中 苯胺盐酸盐含量降至小于0 ．2 00 A 。2 0r a i n 以上时 产品中苯胺盐酸盐含量降至小于0 ．1 2 ％，但再延长 时间时苯胺盐酸盐含量几乎不再降低，而产品中 M g O 含量随热解时问延长而显著增大，这是因为热 解时间越长，气相中苯胺盐酸盐气体浓度逐渐降低， 其氯化反应能力下降，以致残余的水分使氯化镁水 解转化成M g O 的概率增大，所以最佳的热解时间 应是2 0r a i n 。 图6 热解时间对产品中水分的影响 F i g ．6 E f f e c to ft h e r m a ld e c o m p o s i t i o nt i m e o nH 2Oc o n c e n t r a t i o n si np r o d u c t s 堡 理 藿 垂 树 图7 热解时间对产品中苯胺盐酸盐 和M g O 含量的影响 F i g ．7E f f e c to ft h e r m a ld e c o m p o s i t i o n t i m eo nC 6 H 5 N H 2 H C Ia n dM g O c o n c e n t r a t i o n si np r o d u c t s 2 ．2 ．4 保护气用量及含水浓度的影响 文献[ 1 3 ] 中并未提到保护气的问题。保护气的 作用是防止苯胺盐酸盐在温度3 0 0 ℃以上时被残留 于系统中的窄气所氧化。并将升华的苯胺盐酸盐气 体载出系统，即也起载气作用。若无保护气。则脱水 产品表面凶氧化呈绿色或红色，或含碳化物而呈灰 黑色。在脱水阶段一般不需要保护气，因为大部分 水蒸气能自动排出至冷凝器凝成水滴，残留的少部 分水蒸气也能被升华的苯胺盐酸盐气体载出至冷凝 器。在脱苯胺盐酸盐阶段后期，若尤载气，则苯胺盐 毋、朝啦。矗至 啪懈{呈m兰|Ⅲ鹏惭M坦㈣ 母、稠拉锯锰““警楷 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 1 1 年7 斯 艘盐气体就小能从- l l 饶瓶小米到站砖凝器。蹦 此，著用I H 定床作脱水世备．保护‘t 只有住脱除苯胺 盐酸盐后期4 需要．闪此佯护气的用聒史际l 娃很 小的．其总体积是蒸发容器体积的1 0 倍左右邮町。 , qJr ] 作保护气的气体种娄广泛．如氩气、氟‘i ．氯化 氧或其中两种或两种以上的混合气体。保护气体的 舞水浓度却对产品质盛影响较大。图3 清楚地嵌 嘲．r 业氰 含水10 0 0 1 05 与高纯氰 古承5 1 0 ‘ 作为氯化镁脱水保护气时对产品M g O 音量 产生R 著影响，印商纯氰作保护气体时使可正水氧 化镁产品古水量小于06 ％．而[ 业氟作保护‘ 时 即使C 。H 。N H I I C I z M g C l - 6 H t O 摩尔比值提 高至15 10 ．产品M g O 含量仍较高．选14 蹦。 爿外1 二业氰作保护气时．产品表面有少量黑色碳化 物，原网待查。因此必须使州含水犀小于5 1 0 ‘ 的保护气体。 225 综台条件试验 水址{ k 配辩摩尔化c C 。H ．N I lz H C I M g ] 1 6 H O 一1 ．1 t l0 ．保护’t 件含水蹙小于5 l o ‘的条件下试验。一般丹温至3 0 0 ℃时脱m 六水 铽化镁分于巾的凡音[ ；分结脯水，历时约2 5 ～3 1 r a i n 。 此时温度会突然下降2 j ℃．肝皓热解脱出苯胺盐睦 盐．也就在此时开始算热解时自』为2 f m i n ，热解 温度为3 0 0 ～3 5 0t 。得刊七水氧化镁产品肯 M g C I9 8o “～9 86 艇．M 时 n0 3 “～n ．洲“．苹啦盐 艟盐nI O “～n2 3 “．水分n6 0 州～o8 1 “．脱水产 品卫献f l 乜．经过X R D 分析其舶怍结椅表明．叫强峰 竹2 口和品嘶叫距d f 『{ m 常接近标准的无水氯化镁．故 町证引所褂产％址上水氮化镁．如表1 翱舟“所小 表lX R D 分析结果 I a h l e1R e s O I Io rX R D a n a l y s i s 3 结论 丛盐浊脱水过程“升谢达尹j3 0 0 ℃时诅度突然 下降时为界分为脱水和脱苯胺盐酸盐两个阶段。丌 温至3 0 0t 时r q 脱Ⅲ六水氧化镁仆千巾的总其58 个结乩水．所时约2 j ～㈤, n i n 。冉川湖，保溢件3 5 0 ～4 0 0 ℃．k 所时妁1 0 ～2 0R t lr 1 ．脱除剩F 的0I ～ i 强釜，k ；J 圈8 产品x 射线衍射固语 F i g ．8X R Dp a t t e r n so fp r o d u c t o2 个结鼎水和几乎全部的苹胺盐艘盐。提高热解 越度和延长热解时剃可降低产品巾苯胺盐随盐利水 分台量，mC sF I ．N l I t } I ‘l M g C [ z 6 Hz O 痒尔 比过低，保护气水分浓度太高，热解温度过崭和时间 过K ，盘使，品r f lM g 台鞋有所增力I 『。在优化的 IZ 条件F ，可得到台格的尤水氧化镁产品含 M E c l ，≥9 86 ％．M g O ≤03 8 此．苯胺舳醢盐 01 2 蚝．水分≤06 8 ％。此试验成果可为将米采川 苯胺盐瞄盐复盐珐的w 定眯脱水或流化球脱水的中 试或J 。业生产雅供基础教燃． 孝考支靛 1 ] “H Ⅲ* * “ 木氯m 铗∞Ⅻ备拄术 ＆№自* 【Jt n ‰T m ．2 0 0 7 3 9 “ l O1 2 2 jP e a c e y 』G ．K e n n , d yMwP i 。p az aq i o no fA n h y d r o u s M a g n e s l i J m 【h l Or l d ⋯n l a ㈣n zM e h sf r o mH y d r a t e d M a g n e s i u mC h l n r i U S A5 5 6 5 0 8 0 f P J 1 9 9 61I5 3J 胨B ≮5 * * m 氯4 “魄m * 究∞m * K H 目[ J ] * Ⅻn ’J m T ，i 9 9 92 7 6 1 82 i 4 ] 月7 ％_ _ i 珍“ Ⅻ快≈镕№目“＆￡女≈m 镕∞“* 4 Ⅱ_ J ] 目№H - 2 0 0 5 ．Ⅻ 7 1 0 9 7 1 0 9 9 ．1 1 0 6 ；Ⅲ十＆ 毕琼自擘，≮镕m 6 n № 々 H * 自々。J十瞒 { ≠m a ％ { ∞o R3 9 ∞- 3 I I3 IB S h w h u l , 6J ．w o ⋯FSH o ur nMM ．“8 IA n h y d m l ⋯n “ ⋯l ⋯I ，1 ∽d 十日C N I l 3 5 7 4 3 A 【P ] 1 9 9 6 l lI { 7 1 * h m i d lRE k l u u dHR ， T n u n d s ⋯KP ⋯8 f 。f P m d u c i n gA n h y dr o u s M R C I i ．。l 】日．C N l 2 2 9 1 0 0 [ P 1 9 9 99 1 0 8 ‘Ⅷe i t 目* 一4 { * ￡ 目* 自M t m I E ⅢR 【J j ＆n j 他I ．2 J IJ 7 ．3 6 { - I5 9 ] B u c h 瑚n nFJI ’u ”M a g n e s i u mC h l or i d eP r e p a r e dh v 1 h Pg l m u l l ar 1 b 1 】RE x lr f 【“i o na n dA z e o t r o p 】| cD r y i n g 。fA S a hM i x l u f PU S A3 3 ；2 6 3 PJ1 9 6 71 10 I F 转第3 8 舡．C o n t i n u e do nP 3 9 万方数据 3 8 有色金属 冶炼部分 2 0 1 1 年7 期 性断区减少，具有明显的韧性断裂特征。所以，合金 材料的断口形貌为混合璎断口，表现为脆性断裂和 韧性断裂。很明显，经过超声处理后，由于初晶硅和 共晶硅尺寸变小，尖角钝化，对基体的割裂作用降 低，裂纹扩展遇到的阻力增大，在外力作用下能够承 受较大的应力才能发生断裂，而且有一部分裂纹在 铝基体穿过时绕过了初晶硅，使铝基体的塑性得以 发挥，从而使合金的抗拉强度和延伸率得以提高。 3结论 1 利用高能超声波对过共晶A l 一2 0 ％S i 合金 进行处理，可以显著细化合金中的初晶硅，使其分布 均匀。随着超声波输出功率的提高其声化和空化效 应均加强，合金的初晶硅形貌逐渐细化并球化。 2 超声处理呵以显著提高A 1 - 2 0 ％S i 合金的 抗拉强度和延伸率。经过12 0 0W 超声处理4 0s ， 抗拉强度由1 8 0M P a 提高到2 5 1M P a ，上升了 3 9 ％，合金的延伸率由0 ．2 9 ％提高到0 ．4 4 ％，提高 了4 8 ％。 3 对试样拉伸断口观察表明，超声处理后可以 在断口上有较多的撕裂带和韧窝，表现为脆性断裂 和韧性断裂的混合刑断裂特征，而未超声处理的 A 1 - 2 0 ％S i 合金断口基本上表现为脆性断裂。 参考文献 E l i 蔡宗德，张连芳，孙建荣．过共晶铝硅合金的生产及其 应用[ J ] ．特种铸造及有色合金，1 9 9 9 ，1 9 4 3 7 4 0 ． [ 2 ] 孙淑红，张家涛，彭著刚，等．变质处理及成分对过共 晶铝硅合金耐磨性的影响[ J ] ．云南冶金，2 0 0 4 ，3 3 6 3 6 - 3 8 ． [ 3 ] 陆文华。李隆盛。黄良余．铸造合金及其熔炼[ M ] ．北 京机械工业出版社，2 0 0 2 2 6 2 7 2 6 3 ． [ 4 ] J o o n y e o nC h a n g ，I n g eM o o n ，C h o n g s o o lC h o i ．R e f i n e m e n to fc a s tm i c r o s t r u c t u r eo fh y p e r e u t e c t i cA I S ia l l o y s t h r o u g ht h ea d d i t i o no fr a t ee a r t hm e t a l s [ J - 1 ．J o u r n a lo f M a t e r i a l sS c i e n c e ，1 9 9 8 ，3 3 2 0 5 0 1 5 - 5 0 2 3 ． [ 5 ] H o g gSC ，A t k i n s o nHV ，K a p r a n o sP ．S e m i s o l i dr a p i dc o m p r e s s i o nt e s t i n go fs p r a y - f o r m e dh y p e r e u t e c t i cA I S ia l l o y s [ J ] ．M e t a l l u r g i c a la n dM a t e r i a l sT r a n s a c t i o n s ， 2 0 0 4 ，3 5 8 9 9 9 l O ． [ 6 ] 毛卫民，李树素，赵爱民，等．电磁搅拌对A l 一2 4 ％s i 合 金凝固组织的影响[ J ] ．中国有色金属学报，2 0 0 1 ，1 1 5 8 1 9 - 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