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7050,7055,7175,2219,2618高品質航空航天高強度鋁合金錠坯的鑄造工藝
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2014-09-09
7050,7055,7175,2219,2618高品質航空航天高強度鋁合金錠坯的鑄造工藝
航空航天鋁合金材料的最終性能與其錠坯的組織有很大關系。因此，無裂紋大型錠坯鑄造是大規格材料生產需要解決的關鍵難題。高品質錠坯要求不得有明顯的疏松、氣孔，且氫與氧化夾雜含量低，晶粒細小。除氫含量需嚴格控制外，一些堿金屬?Li，Na，K，堿土金屬?Ca?也要嚴格控制。高強鋁合金由于合金主元素(?Zn，Mg，Cu等)?含量高，不僅在熔體中易產生偏析，難以分布均勻，且形核率降低，晶粒粗大。由于鑄錠尺寸大，收縮的熱應力大，容易開裂。高強鋁合金的結晶范圍較寬(可達180?K)，非平衡凝固共晶開裂傾向較大，這對高?Zn?含量的?7XXX?(7050，7055)?合金尤為突出。大型寬幅厚錠在鑄造過程中極易開裂。扁錠較圓錠的鑄造難度更大。為了能夠鑄造出高品質的大型無裂紋錠坯，研發了一系列的熔鑄技術，熔體電磁攪拌是其中一種十分重要的新技術。
熔體電磁攪拌技術是通過在鋁熔池內產生電磁力，攪動熔池內鋁熔體的流動，使熔體成分均勻，避免人工攪拌時鐵質工具產生污染。該技術不僅可有效地控制?Fe?雜質含量，而且還可減少鋁熔體表面氧化膜的破壞，降低合金元素的燒損和氫的溶入。采用熔體電磁攪拌技術?可將熔煉時間縮短約20%?，能源消耗降低10%～15%?，爐渣量減少20%～50%，扒渣時間縮短20%～50%。引入超聲外場、機械振動等也有利于鑄錠晶粒的細化和成分的均勻化。通過先進的在線除氣和過濾技術能很好地控制氫含量和夾雜含量，如除氣結合陶瓷過濾可使熔體中的氫含量控制在?0.?1?ml/100?g?Al。鑄造大都采用液壓半連續鑄造機，具有運行平穩、自動化程度高、控制精度高等特點。鑄造過程的平穩控制對大錠的成形非常關鍵。先進鋁加工廠通過計算機對鑄造溫度，鑄造速度，冷卻水的噴射角度、分布、流量和強度等工藝參數進行精細調控，可有效防止鑄錠開裂。同時，錠坯采用超聲探傷檢測夾雜物、裂紋、氣孔等缺陷。目前，國外已生產出直徑達1066.8?mm，質量達?16噸的?7050，7175?和?2219?等鋁合金圓錠，以及4368.8?mm?×?2438.4mm?×?1066.8?mm重約?32?噸的?2618合金扁錠。
高強鋁合金鑄錠由于合金元素含量高，不均勻性和過飽和度大，故其鑄錠均勻化成為緊接熔鑄后的一道材料制備的關鍵工序。均勻化處理可使合金成分均勻分布，消除非平衡結晶低熔點相，球化硬質第二相(如含雜質?Fe，Si?的第二相粒子)?、形成共格彌散相(如Al3Zr)?為后續加工控制材料的晶粒結構、降低合金的淬火敏感性，提高材料的強韌性作組織準備。為優化合金均勻化后彌散相粒子的分布，可采用先低溫后高溫的雙級均勻化工藝。雙級均勻化后合金中的彌散相粒子分布更加均勻、細小。為了最大程度地抑制再結晶，獲得高的力學性能，必須避免均勻化后冷卻時形成粗大第二相，鑄錠均勻化后須以較快的速率冷卻，對7050?鋁合金，冷卻速率需大于?0.5℃/s。
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