7055鋁合金DC鑄造缺陷的控制.pdf

1、本文是國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃資助項(xiàng)目(973)“大鑄錠能量傳輸與宏微觀缺陷的產(chǎn)生及控制”中的部分內(nèi)容，目的是開發(fā)高合金化大尺寸鑄錠的高效經(jīng)濟(jì)鑄造技術(shù)，解決我國(guó)高強(qiáng)鋁合金生產(chǎn)中的瓶頸問(wèn)題。 本文開發(fā)了7055鋁合金大尺寸板坯的低頻電磁鑄造(LFEC，Low-FrequencyElectromagnetic Casting)工藝，成功解決了該合金常規(guī)鑄造(DC，Direct ChillCasting)中鑄錠開裂、疏松及合金元素偏析

2、等難題，獲得了鑄態(tài)組織顯著細(xì)化、晶粒細(xì)小均勻、合金元素分布均勻、無(wú)裂紋的高質(zhì)量鋁合金板坯鑄錠。 通過(guò)系統(tǒng)地試驗(yàn)獲得600mm×200mm7055鋁合金板坯LFEC最佳工藝條件：磁場(chǎng)頻率為15Hz，磁場(chǎng)強(qiáng)度為20000At，鑄造速度為55mm/min，鑄造溫度為710℃，大面冷卻水為160L/min·m，小面冷卻水為25L/min·m。在該條件下鑄造的鑄錠晶粒細(xì)小、均勻、呈球形或近球形組織，鑄錠邊部和中部的晶粒尺寸差別較小。鑄錠

3、中Zn、Mg和Cu元素?zé)o明顯宏觀偏析。LFEC提高鑄錠質(zhì)量的主要原因是低頻電磁場(chǎng)與金屬熔體的交互作用，在熔體中產(chǎn)生電磁力驅(qū)動(dòng)的強(qiáng)制對(duì)流，顯著改變結(jié)晶器內(nèi)流場(chǎng)和溫度場(chǎng)，使液穴中熔體迅速過(guò)冷而且溫度均勻，從而提高了熔體中的晶核形核數(shù)量并且限制了晶粒長(zhǎng)大。同時(shí)，強(qiáng)制對(duì)流加強(qiáng)了攪拌作用，有效地減輕了合金元素的宏觀偏析。 由于7055鋁合金的Cu、Zn、Mg含量比較高，鑄錠極易開裂，這是該鋁合金產(chǎn)業(yè)化的瓶頸問(wèn)題。本文考察了在鑄造過(guò)程中出現(xiàn)

4、的裂紋形式，并分析其形成原因以及提出防止的措施。在LFEC鑄造過(guò)程中，施加合理的電磁參數(shù)能夠有效地抑制裂紋。LFEC抑制裂紋的原因主要可歸結(jié)為以下兩個(gè)方面。一方面電磁場(chǎng)改善了合金的鑄造條件，使得鑄錠熔體內(nèi)的可補(bǔ)縮區(qū)間加大，不可補(bǔ)縮區(qū)間減小，降低鑄錠內(nèi)部應(yīng)力和應(yīng)變，改變金屬高溫脆性區(qū)的受力狀態(tài)，細(xì)化晶粒和改變晶粒形態(tài)，從而減少了熱裂發(fā)生的誘因；另一方面，電磁場(chǎng)使得合金材料在鑄造過(guò)程中，合金脆性區(qū)縮小，固液狀態(tài)的伸長(zhǎng)率增大，液膜在高溫脆性區(qū)