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于 帆，吳曉峰，齊　艷

（東北輕合金有限責(zé)任公司，黑龍江，哈爾濱  150060)

　　摘要：分析了7475鋁合金扁錠裂紋、疏松傾向大的原因。從控制化學(xué)成分、調(diào)整鑄造應(yīng)力、提高熔體純凈度、加強(qiáng)晶粒細(xì)化等方面入手，防止7475鋁合金扁錠鑄造時(shí)發(fā)生裂紋、疏松缺陷。

　　關(guān)鍵詞：熔鑄；結(jié)晶；鑄造應(yīng)力；熔體凈化

　　7475鋁合金用來生產(chǎn)航空結(jié)構(gòu)件，該結(jié)構(gòu)件要求具有高強(qiáng)度、高韌性、抗疲勞、耐腐蝕等性能，其最終制品要求經(jīng)過A級(jí)探傷檢驗(yàn)和斷口氧化膜檢查。為了保證合金制品的性能和使用壽命，在熔鑄階段，除要求良好的鑄造成形外，還應(yīng)嚴(yán)格控制其主成分，降低雜質(zhì)含量，保證金屬的高純潔度。為滿足上述要求，特進(jìn)行了熔鑄工藝研究。

　　1　合金成分和熔鑄工藝特點(diǎn)

　　1.1 合金成分及各元素作用

　　7475屬于Al-Zn-Mg-Cu系合金，其化學(xué)成分見表1。Zn和Mg形成主要強(qiáng)化相η(MgZn₂)和（Al₂Zn₃Mg₃）相，這兩個(gè)相在鋁中隨溫度變化有較大的溶解度變化，因此熱處理效果好。Al-Zn-Mg-Cu系合金的強(qiáng)度隨著Zn、Mg含量的增加而提高，加入Cu、Mn、Cr可以改善合金的抗應(yīng)力腐蝕性能，Mn和Cr還能提高合金的再結(jié)晶溫度。

表1  7475合金化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))　　　　?。?BR>

　　1.2  熔鑄工藝特點(diǎn)

　　(1)裂紋傾向大：7475合金合金化程度高，結(jié)晶溫度范圍寬，在半連續(xù)鑄造結(jié)晶過程中具有很大的熱裂及冷裂傾向。

　　(2)易形成氣體、夾渣缺陷：7475合金Zn含量高，熔體黏度大，由液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)時(shí)氣體不易析出，在鑄錠加工過程中經(jīng)加熱和變形后，氣體易從晶界析出形成疏松或氣泡。同時(shí)，因熔體黏度大，熔休表面容易結(jié)渣，在鑄造過程中渣子不易從熔體分離出，造成鑄錠夾渣缺陷。

　　2　試驗(yàn)過程

　　根據(jù)7475合金制品的性能指標(biāo)要求，結(jié)合該合金的熔鑄工藝特點(diǎn)，制定如下試驗(yàn)方案。

　　2.1　配料

　　使用本合金一級(jí)廢料不超過30%，合金中所需的Cu、Mg、Zn以純金屬形式加入，Cr以Al-Cr中間合金形式加入。不允許使用復(fù)化料和添加劑。配料時(shí)控制w(Si)<0.08%，w(Fe)<0.10%。除原材料本身帶入的Si、Fe之外不添加Fe。Cu、Mg、Zn、Cr含量按中限配入。

　　2.2　熔體

　　采用電爐自投固體料熔化方式。裝爐前兩次清爐，執(zhí)行鍛件用鑄錠的熔鑄工藝。熔煉溫度700℃-750℃。完全熔化后，認(rèn)真攪拌熔體后取樣分析化學(xué)成分，取樣溫度在720℃以上，取樣位置在兩爐門之間熔體深度一半處。

　　爐前化學(xué)成分按w(Cu)1.5%～1.7%、w(Mg)2.1%～2.4%控制，Zn、Cr按中限控制，不加Fe。Al-Ti中間合金在溜槽沖入。鑄造流線播種20kgAl-Ti-B絲。熔體從電爐出爐前用Ar氣精煉10min。

　　2.3　鑄造

　　導(dǎo)爐前對(duì)靜置爐兩次清爐，用長(zhǎng)流管導(dǎo)爐，用干燥的2號(hào)溶劑塊疊壩，滿管流動(dòng)，執(zhí)行鍛件用鑄錠的鑄造工藝。熔體導(dǎo)入靜置爐后用Ar氣精煉30min，靜置30min。鑄造過程中用除氣裝置進(jìn)行在線除氣，用雙級(jí)陶瓷片進(jìn)行在線雙級(jí)過濾，并在線播種Al-5Ti-B絲細(xì)化晶粒。鑄造工藝參數(shù)見表2。

表2　7475合金扁錠鑄造工藝參數(shù)

　　3　試制結(jié)果

　　用上述試驗(yàn)方案制得的鑄錠無裂紋缺陷。在該合金扁錠上任取一試片進(jìn)行低倍、高倍組織、力學(xué)性能檢查。

　　3.1　金相組織

　　（1）低倍組織：在低倍試片