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1　绪论1

1.1　铝的基本特性与应用范围1

1.2　铝合金的分类、成分、组织与性能4

1.2.1 铝合金的分类4

1.2.2　铝合金的化学成分6

1.3　铝合金的主要相组成6

1.4　合金元素及微量元素在铝合金中的作用9

1.4.1 铜元素9

1.4.2　硅元素9

1.4.3　镁元素10

1.4.4 锰元素10

1.4.5 锌元素10

1.4.6　微量元素和杂质的影响11

1.5　变形铝合金制品对锭坯的要求14

1.5.1 对化学成分的要求14

1.5.2　对冶金质量的要求14

1.5.3 对铸锭组织的要求15

1.5.4　对铸锭几何尺寸和表面质量要求15

1.6　现代铝合金熔铸技术的发展趋势16

1.6.1 熔铸设备16

1.6.2 晶粒细化17

1.6.3　熔体净化和检测17

1.6.4　铸造技术20

2　中间合金的制备技术21

2.1 中间合金的使用21

2.1.1 使用中间合金的条件和目的21

2.1.2 对中间合金的要求22

2.1.3 熔制中间合金的原辅材料要求22

2.1.4 常用中间合金成分和性质25

2.2　中间合金的熔制技术25

2.2.1 铝－钛26

2.2.2 铝－镍27

2.2.3 铝－铬27

2.2.4 铝－硅27

2.2.5 铝－铁28

2.2.6 铝－铜28

2.2.7 铝－锰29

2.3 中间合金的熔铸工艺与设备29

2.3.1 反射炉30

2.3.2 中频感应炉32

3　铝合金的熔炼技术34

3.1　概述34

3.1.1 熔炼目的34

3.1.2 熔炼特点34

3.1.3 熔炼炉36

3.1.4 熔炼方法37

3.2　熔炼过程中的物理化学作用39

3.2.1 炉内气氛39

3.2.2 液态金属与气体的相互作用40

3.2.3 影响气体含量的因素46

3.2.4　气体溶解度48

3.3　熔炼工艺流程及操作工艺49

3.3.1 熔炼炉的准备50

3.3.2　熔炼工艺流程和操作54

3.3.3 熔炼时温度控制和火焰控制57

3.4　化学成分的调整61

3.4.1 成分调整61

3.4.2 1×××系铝合金的成分控制64

3.4.3　2×××系铝合金的成分控制65

3.4.4　3×××系铝合金的成分控制65

3.4.5　4×××系铝合金的成分控制66

3.4.6　5×××系铝合金的成分控制66

3.4.7　6×××系铝合金的成分控制66

3.4.8　7×××系铝合金的成分控制66

3.5　主要铝合金的熔炼特点66

3.5.1 1×××系铝合金的熔炼66

3.5.2　2×××系铝合金的熔炼66

3.5.3　3×××系铝合金的熔炼67

3.5.4　4×××系铝合金的熔炼67

3.5.5　5×××系铝合金的熔炼68

3.5.6　6×××系铝合金的熔炼69

3.5.7　7×××系铝合金的熔炼69

3.6　铝合金废料复化70

3.6.1 废料复化前的预处理70

3.6.2　废料的复化70

3.6.3 复化锭的标识、保管和使用71

4　铝合金的熔体净化72

4.1 概述72

4.2　铝及铝合金熔体净化原理73

4.2.1 脱气原理73

4.2.2 除渣原理74

4.3　炉内净化处理77

4.3.1 吸附净化78

4.3.2　非吸附净化86

4.4　炉外在线净化处理86

4.4.1 在线除气87

4.4.2　熔体过滤93

4.4.3 除气＋过滤97

4.5　熔体净化技术的发展趋势98

4.5.1 炉内处理的发展趋势99

4.5.2　炉外在线净化技术的发展99

5　铸造工具的设计与制造102

5.1　铸造工具设计与制造的原则102

5.1.1 设计结晶器的基本原则102

5.1.2　结晶器材料的基本要求102

5.1.3 结晶器高度对铸锭质量的影响103

5.2　铸造工具的设计103

5.2.1 立式半连续（连续）铸造工具103

5.2.2　横向连续铸造工具117

5.3　铸造工具的制造118

5.3.1 结晶器118

5.3.2　底座（引锭杆）119

5.3.3 液流转注及控制装置120

6　铝及铝合金的铸造121

6.1 概述121

6.1.1 锭模铸造121

6.1.2　连续及半连续铸造122

6.2　铸锭的结晶和组织123

6.2.1 铸锭的典型组织123

6.2.2　铸锭组织特征124

6.3　晶粒细化126

6.3.1　控制过冷度126

6.3.2 动态晶粒细化127

6.3.3 变质处理127

6.4　铸造工艺对铸锭质量的影响133

6.4.1 冷却速度对铸锭质量的影响133

6.4.2　铸造速度对铸锭质量的影响135

6.4.3 铸造温度对铸锭质量的影响136

6.4.4　结晶器高度对铸锭质量的影响138

6.5　铸造工艺流程与操作技术138

6.5.1 工艺流程138

6.5.2　操作技术工艺138

6.6　铝及铝合金扁锭铸造143

6.6.1 纵向压延扁锭的铸造143

6.6.2　横向压延扁锭的铸造144

6.7　铝及铝合金圆锭铸造149

6.7.1 圆锭铸造的基本操作149

6.7.2 小直径圆锭的铸造工艺特点151

6.7.3 大直径圆锭的铸造工艺特点151

6.7.4　锻件用铸锭的铸造工艺特点151

6.7.5　铸造工艺参数152

6.8　铝及铝合金空心圆锭铸造154

6.8.1 工艺特点154

6.8.2　铸造与操作工艺155

6.8.3　铸造工艺参数156

6.9　铸造技术的发展趋势158

6.9.1 电磁铸造技术158

6.9.2　脉冲水和加气铸造159

6.9.3 气滑铸造160

6.9.4　可调结晶器160

6.9.5　低液位铸造技术161

6.9.6　ASM新式扁锭结晶器161

6.9.7 刮水技术161

6.9.8 自动液位技术161

7　铝及铝合金铸锭均匀化与加工162

7.1　铝合金铸锭均匀化退火162

7.1.1 均匀化退火的目的162

7.1.2　均匀化退火对铸锭组织与性能的影响162

7.1.3 均匀化退火温度及时间163

7.1.4 常见均匀化制度165

7.2　铸锭的机械加工167

7.2.1 锯切167

7.2.2 表面加工172

8　铝合金铸锭的质量检验及缺陷分析175

8.1　常规检查方法175

8.1.1 圆铸锭的质量检查175

8.1.2　扁铸锭的质量检查175

8.2　先进检测方法177

8.3　铝合金铸锭内部缺陷及分析178

8.3.1 偏析与偏析瘤178

8.3.2 缩孔182

8.3.3 疏松与气孔182

8.3.4　夹杂与氧化膜186

8.3.5 白亮点190

8.3.6 白斑191

8.3.7 光亮晶粒193

8.3.8 羽毛状晶195

8.3.9　粗大晶粒197

8.3.10 晶层分裂199

8.3.11 粗大金属化合物200

8.3.12　过烧203

8.3.13　枞树组织206

8.4　铝合金表面及外形缺陷及分析207

8.4.1 裂纹207

8.4.2 冷隔211

8.4.3　拉裂和拉痕213

8.4.4 弯曲213

8.4.5 偏心214

8.4.6 尺寸不符214

8.4.7　周期性波纹214

8.4.8 表面气泡215

8.5　检测技术的发展216

9　铝合金熔铸设备218

9.1 冶金炉的分类及对炉衬材料的基本要求218

9.1.1 冶金炉的分类218

9.1.2 对冶金炉炉衬材料的基本要求219

9.2　火焰反射炉220

9.2.1 火焰反射式熔化炉和静置保温炉简介220

9.2.2 几种火焰反射式熔化炉和静置保温炉221

9.3　电阻反射炉228

9.3.1 电阻式反射熔化炉和静置保温炉简介228

9.3.2 几种电阻式反射熔化炉和静置保温炉229

9.4　用于反射式熔化炉和静置保温炉的几种装置231

9.4.1 蓄热室式预热装置与蓄热式烧嘴231

9.4.2 炉底电磁搅拌装置232

9.5　电感应炉233

9.5.1 电感应炉的用途233

9.5.2　感应熔化炉类型234

9.5.3 几种无芯感应熔化炉234

9.6　铸造机236

9.6.1 铸造机的用途236

9.6.2　铸造机的分类236

9.6.3　直接水冷（DC）式铸造机236

9.7　均匀化退火炉244

9.7.1 均匀化退火炉的用途244

9.7.2 均匀化退火炉类型组245

9.7.3 几种均匀化退火炉组247

9.8　熔铸设备的发展趋势252

9.8.1 电解铝液直接铸造装置252

9.8.2　提高熔铸设备机械化、自动化和连续化水平253

9.8.3 改进冶金炉结构、材料以及提高使用性能和降低能耗253

附表256

附表1 中国变形铝及铝合金的化学成分256

附表2 中国变形铝合金牌号及与之近似对应的国外牌号274

参考文献286