1 Yeni nesil bir ürünün özelliği seramik köpük filtre ile erimiş metal filtrasyonu
Belirlediğimiz araştırma ve geliştirme hedeflerine ulaşmak amacıyla, malzeme seçimi, hamur haline getirme ve karıştırma ile taşıyıcı maddeden başlayarak kapsamlı ve titiz bir üretim teknolojisi dizisi üzerinde çalışmalar yapılmıştır.
ön işleme, kızılötesi kurutma, püskürtme kaplama ve mikrodalga kurutmadan, kavurma işleminin sıcaklık dağılımının kontrolüne kadar. Yeni nesil seramik köpük filtre ile erimiş metal filtrasyonu Geliştirilen bu yöntem, alüminyum eriyiğinin temizliğini etkili bir şekilde artırabilir.
2. Köpük seramik plaka ile alüminyum eriyiğinin süzülmesi ve arıtılma mekanizması
Alüminyum eriyiklerinin filtrelenmesi ve arıtılması mekanizması, seramik köpük filtre ile erimiş metal filtrasyonu Genel olarak difüzyonla durdurma ve atalet çarpışmasıyla durdurma ya da eleme mekanizması, tortul tabaka ve derin yatak filtrasyon mekanizması olarak tanımlanır. Tsinghua Üniversitesi Devlet Anahtar Laboratuvarı, köpük seramiklerin filtrasyon mekanizması için üç boyutlu bir fiziksel model ve iki fazlı akış modeli oluşturmuş ve simülasyon hesaplamaları gerçekleştirmiştir; bu hesaplamalar, erimiş alüminyumun filtrasyonu ve arıtılmasını incelememiz açısından çok faydalıdır. Köpük seramik plaka ile erimiş alüminyumun filtrasyon ve arıtma süreci oldukça karmaşıktır; bu, yüksek sıcaklıkta fiziksel kimya ve metalurjik kinetikle ilgili karmaşık bir süreçtir. Eleme, çarpışma, çökelme, durdurma ve filtrasyon süreçleri ise nispeten anlaşılması kolaydır. Köpük seramik plakalarla erimiş alüminyumun filtrelenmesi sürecinde elde edilen birçok parametreyi kapsamlı bir şekilde analiz ettik ve aşağıdaki bulguları ortaya koyduk:
(1) Eleme yoluyla çarpışma yoluyla tutma, difüzyon yoluyla tutma, sürtünme, çökelme ve diğer mekanik filtreleme yöntemleri sayesinde, filtreleme verimliliği köpük seramik plakanın gözenek açıklığıyla orantılıdır. Gözenek ne kadar küçükse, küçük kir parçacıklarını tutma kabiliyeti o kadar güçlüdür.
(2) Çökelme tabakasının veya filtre keki tabakasının etkisi, eriyik içindeki safsızlık parçacıklarının çökelmesi ve filtre plakasındaki birbirine bağlı kavisli ve dışbükey ızgara destek duvarları sayesinde, safsızlık fazı parçacıklarını tutma kabiliyeti artırılır.
(3) Ağ destek gövdesinin yüzeyindeki boşlukların oluşturduğu pürüzlü yüzey, alüminyum sıvı akışı ile seramik gövde yüzeyi arasındaki arayüzey enerjisini artırır; bu da alüminyum sıvı akışındaki kirlilik parçacıklarının akış yönünün daha düzensiz hale gelmesini sağlar ve bu durum, katı parçacıkların tutularak birikmesine yardımcı olur.
(4) Ağ iskeletinin yüzeyindeki mikroskobik çatlaklar ve delikler sayesinde, A₂O₃ parçacıklarına karşı güçlü bir afiniteye sahip florür akısı önceden birikir; bu durum, tam bir filtre keki tabakası etkisini ve güçlü bir kimyasal adsorpsiyon kuvvetini destekler ve safsızlık fazı parçacıklarını yakalama ve tutma yeteneğini daha da güçlendirir.
(5) Metal eritme işlemi sırasında ve ısı transfer sürecinin sıcaklık alanı etkisi altında, alaşım çözücüsünün konsantrasyon farkı kaçınılmaz olarak oluşacak ve metal eriyik yeniden dağılacak, birleşecek, yeniden dağılacak ve tekrar birleşecektir. Bu aynı zamanda alaşımlama sürecidir. Bazı yüksek erime noktalı metallerde fazlar ve bileşikler yeniden birleşerek büyür; küçük safsızlık fazları ise birleşerek büyür ve bu durum, filtrasyon yoluyla yakalanmalarına elverişlidir. Bu durum, filtrasyon öncesi ve sonrası HAl2O3, Fe fazı ve T fazı konsantrasyonlarındaki değişikliklerle açıklanabilir. Özellikle, iki aşamalı filtrasyon veya gözenek gradyanlı kalın plaka filtrasyonunun etkisi daha belirgindir. Bu nedenle, aynı koşullar altında, yeni nesil seramik köpük filtre ile erimiş metal filtrasyonu Alüminyum eriyikindeki safsızlık fazının uzaklaştırılma oranı yüksektir; filtreleme öncesi ve sonrası statik basınç farkındaki değişim zamanla daha belirgin hale gelir ve filtreleme öncesi ve sonrası alüminyum eriyik miktarındaki değişim de barizdir. Elbette, seçilen köpük seramik plakanın gözenekleri ne kadar küçükse, alüminyum eriyiğinin saflığı o kadar fazla artırılabilir.