浅谈ZL101A成分检测注意事项

浅谈ZL101A成分检测注意事项摘要:用电磁搅拌水平连铸设备来制备ZL101A铝合金半固态连铸的坯料,从而获得了两种非树枝晶组织,进而运用X射线探伤、电镜能谱等测试手段,来进行分析ZL101A铸造铝合金铸件断面上弥散分布的细小孔洞缺陷成分。并从结果中做出分析，得出其中的注意事项。结果表明,富碳的缩松缺陷镶嵌在细小孔洞中,为合金熔炼时碳元素引起铝液渣、气污染造成。故而必须注意对合金熔炼时碳元素引起铝液渣、气污染进行合适的处理。加强熔炼前重熔锭表面清理或者改换脱模剂材料才有可能解决此问题。关键词:铝合金;半固态;连铸;孔洞;污染；注意事项进入了21世纪，汽车工业的伴随着社会的发展,也得到了很大的发展。从而这一ZL101A被世界各国日益受到重视。SSF技术包括非树枝晶合金坯料的制备技术和半固态零件成形技术。SSF技术的前提和基础是非树枝晶合金坯料的制备技术;因此制备非树枝晶合金的是非常重要和宝贵的。制备非树枝晶合金的方法主要有:1.电磁搅拌法(ElectromagneticStirring,EMS)2.机械搅拌法3.应变诱发法4.细化处理法等。在其中最有效可行的方法非电磁搅拌法莫属了,在目前为止，应用到汽车零件的制造也就只有少数工业发达国家。比如美国，法国，日本等。因此研究电磁搅拌对各类合金组织和性能的影响及对ZL101A成分检测注意事项已成为世界范围内研究的热点。本文进行了ZL101A铝合金半固态连铸坯料的制备试验是利用最常见和最好的电磁搅拌水平连铸设备,并采用X射线探伤、电镜能谱等测试手段,从而对ZL101A铸造铝合金铸件断面上弥散分布的细小孔洞缺陷成分进行分析，并分析产生的污染继而对此做出总结注意事项。1、试验方法图1设备结构示意图前进方向熔铝炉中间包结晶器感应图喷水环Fig.1Schematicdiagramofequipment1.1试验装置实验在如图所示的半固态铝合金电磁搅拌水平连铸设备中进行(见图1)。其中,感应圈产生的磁场力方向与连铸方向平行。该连铸设备获得的半固态铝合金连铸坯料直径为70mm,一次试验获得的连铸坯料长度为4000mm。1.2试验工艺试验合金采用ZL101A铝合金,分析成分见表1。经熔化和精炼铝合金,然后浇入电磁搅拌水平连铸设备,连铸工艺见表2。表1ZL101A铝合金的成分Table1CompositionoftheZL101Alloy(w,%)元素SiMgFeCuSrTiZnMnAl含量7.30.480.230.080.0220.070.0560.013余量表2电磁搅拌水平连铸工艺参数Table2Technologyofhorizontalcontinuouscastingwithelectromagneticstirring参数熔铝温度中间包温度拉速一段水冷二段水冷数值720～780625～6706～130～21～41.3检查与分析(1)X射线探伤铝合金铸件内部质量检查的主要方式为X射线探伤。从X射线来探伤标准底片缺陷影像图可见,该类缺陷为分散疏松缺陷,[1]单个缺陷的不致密程度很严重。该缺陷X射线照片如图2所示图2显示铸件缺陷处X片影像(2)电镜-能谱分析对缩松处及基体运用电镜-能谱分析,疏松孔壁枝晶发达,结果如图3图3显示缩松缺陷SEM形貌320、所示。对基体进行能谱检测,未发现碳元素。2、综合分析1.1连铸坯料组织电磁搅拌水平连铸获得的两种非树枝晶组织。1），为初晶α2Al主要呈短棒状,其中混有少量树枝晶，它是试样边缘组织(厚2～3mm),初晶α2Al主要呈树枝晶。2）为是试样心部组织,初晶α2Al主要是短棒状和等轴状的混合组织，它是试样边缘组织(厚2～3mm),初晶α2Al为短棒状和树枝晶混合。连铸获得组织的熔铝温度、中间包温度、拉速和水冷1段的水压都相同,只是水冷2段水压不同。因此可以这么认为,这两种组织的差异,是由于电磁搅拌水平连铸冷却状态的不同所造成的。普通一般认为,合金凝固时,初晶总是以树枝晶方式结晶,这主要是由于成分过冷所致。,初生相与液相的相对运动速率必须足够大,才能引起初生相二次枝晶的塑性弯曲。认为初生相二次枝晶的断离,可能是由机械力以外的因素引起的;李子金认为,[2]若在凝固开始后施以搅拌,则主要发生初生相二次枝晶的折断和熔断。本试验条件下,因为磁场力方向与连铸方向平行,而且结晶器的长度较大,所以,先结晶的固相会在磁场力作用下,在结晶器内来回流动,经历从低温到高温再到低温的过程,这一过程很可能使初生相二次枝晶熔断,从而使初生相长成短棒状组织。当凝固冷却速度变慢时,先结晶的固相会在结晶器内经历更多次来回流动,使初生相变得更圆滑。1.2无论是从射线探伤的角度，还是从缺陷微观形貌特征的角度来进行分析,该缺陷均必须属于缩松、疏松类缺陷。由于如此严重的缩松缺陷以前未出现ZL101A,因此大量出现弥散分布于整个铸件的缩松表明材料或熔炼工艺出现异常，分析原因碳元素在熔炼时可造成夹杂，又可引起铝液含气量故而必须注意在过程中含碳量的调节和分析。结果分析显示得出为生产过程中的重熔锭采用了石墨作为脱模剂或者为重熔锭表面的杂质。1.3可以适合采取舍弃石墨作为脱模剂，改用新的脱模剂，或者，控制对合金熔炼时碳元素引起铝液渣、气污染进行合适的处理和排放。3结论(1)该批ZL101A铝合金铸件上出现的弥散缩松缺陷是由于重熔锭含有较多的碳元素,时这些碳元素在铝液中形成气、渣污染造成的。(2)碳元素来源是由于重熔锭生产厂家采用石墨作为脱模剂。(3)一般精炼除气工艺对该类缺陷改善效果不很理想,加强熔炼前重熔锭表面清理或改换脱模剂材料才有可能解决此问题。参考文献:[1]国防科技工业无损检测人员资格鉴定与认证培训教材编审委员会编.射线检测[M].北京:机械工业出版社,2004.134-137.[2]李子金,吴炳尧.旋转磁场作用下ZA27合金初生相形貌演变过程及机理.铸造,1997,(10):1.