(4)鋁鋅系合金,為改善性能常加入硅、鎂元素,常稱為“鋅明”。在鑄造條件下,該合金有
淬火作用,即“自行淬火”。不經(jīng)
熱處理就可使用,以變質(zhì)熱處理后,鑄件有較高的強度。經(jīng)
穩(wěn)定化處理后,尺寸穩(wěn)定,常用于制作模型、型板及設(shè)備
支架等。
鑄造鋁合金具有與變形鋁合金相同的合金體系,具有與變形鋁合金相同的強化機理﹙除應(yīng)變強化外﹚,他們主要的差別在于:鑄造鋁合金中合金化元素硅的含量超過多數(shù)變形鋁合金中的硅含量。鑄造鋁合金除含有強化元素之外,還必須含有足夠量的共晶型元素﹙通常是硅﹚,以使合金有相當(dāng)?shù)牧鲃有?,易與填充鑄造時鑄件的收縮縫。目前基本的合金只有以下6類;
① AI-Cu合金, ② AI-Cu-Si合金 ③ AI-Si合金 ,④ AI-Mg合金 , ⑤AI-Zn-Mg合金 ,⑥ AI-Sn合金。
防止方法:
1.改進鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計,避免尖角,壁厚力求均勻,圓滑過渡
2.采取增大砂型(芯)退讓性的措施
3.保證鑄件各部分同時凝固或順序凝固,改進澆注系統(tǒng)設(shè)計
4.適當(dāng)降低澆注溫度
5.控制鑄型冷卻出型時間
6.鑄件變形
時采用熱校正法 7.正確控制熱處理溫度,降低淬火冷卻速度
原材料添加劑
在鑄造鋁合金中添加稀土可以有效的改善鑄造鋁合金的缺陷。
鋁合金中添加適量稀土元素對精煉效果具有促進作用。稀土元素可以改善夾雜物形態(tài),凈化晶界。采用真空吸鑄法研究了Al RE中間合金對A35金 流動性的影響,實驗結(jié)果證明合金熔體中加入適量的稀土元素,能夠使固液相線溫度差減少,減小合金的糊狀凝固趨勢,并且降低合金熔體表面張力,此外還有去氣、除雜的精煉作用,這都會使熔體流動性提高,粘度降低,有利 于夾雜物和氣體的排除。
已研究開發(fā)出一種含有稀土化合物的鋁合金新型熔劑,該熔劑通過發(fā)生一系列的物理和化學(xué)反應(yīng),不僅可使A35金熔體720℃時的含氫量由大于0.30ml/100g(Al)下降到0.10 ml/100g(Al)以下,除氣效果顯著,并使A35金的室溫抗拉強度提高7.27%,延伸率提高85.58%。但是,過量的稀土元素也會加劇富RE相的,成為夾雜物,從而降低合金熔體的流動性。
有目的地抑制柱狀晶和雙柱狀晶生長,促進細小等軸晶形成,這種工藝過程就叫作晶粒細化處理。由于晶粒得以細化,合金的性能得到提高,同時還使縮松、熱裂、等缺陷下降。細化處理的最基本方法是抑制形核,以及向熔體中添加晶粒細化劑的外來形核質(zhì)點。目前,添加細化劑的方法成為、最實用的方法。鑄造鋁合金中常用的共有三種類型的晶粒細化劑:二元Al-Ti合金、二元Al-B合金和三元Al-Ti-B合金。中間合金(晶粒細化劑)加入到鋁合金熔體中發(fā)生溶解,釋放出金屬間化合物相,成為外來形核核心。
在鋁合金中加入稀土,既可細化晶粒,也可明顯細化枝晶組 織(減小二次枝晶間距),其效果對應(yīng)于不同的稀土含量。但是,其細化效果弱于Ti、B等元素。稀土加入的臨界值與合金的 熔煉、澆鑄條件有密切關(guān)系。只有在一定的生產(chǎn)工藝條件下,一定量的稀土才會有的細化效果。
采用一般細化劑,隨著鋁液 靜置時間的延長,細化效果逐漸衰退;采用 Al-5Ti-1B-10RE中間合金,稀土元素能阻止細化元素發(fā)生、沉淀,對Ti、B的細化作用有一定的促進作用,可有效抑制鋁硅合金長時間靜置過程中晶粒尺寸的衰退,適合于大批量生產(chǎn)汽車鋁合金鑄件。|
鑄造Al-Si合金中Si相在自然生長條件下會長成塊狀或片狀的脆性相,它嚴重割裂基體,降低合金的強度和塑性,因而需要將它改變成有利的形態(tài)。變質(zhì)處理使共晶Si由粗大的 片狀變成細小纖維狀或?qū)悠瑺?,從而提高合金性能。迄今已發(fā)現(xiàn),堿金屬中的K、Na,堿土金屬中的Ca、Sr,稀土元素Eu、La、Ce和混合稀土,氮族元素Sb、Bi,氧族元素S、Te等均 具有變質(zhì)作用。在Al-Si合金中,添加鋁 稀土中間合金或稀土物和氟化物,可使共晶Si相由片條狀變成球粒狀。不同稀土的變質(zhì)能力不同,大體上隨著原子半徑由大變小,變質(zhì)能力由強變?nèi)酢?
稀土變質(zhì)劑具有很好的長效性和重熔穩(wěn)定性,吸氣傾向小,無污染、加入工藝簡便、 無腐蝕作用。研究結(jié)果表明,含La為0.056%變質(zhì)后的合金,重熔10次,每次取樣進行金相檢驗,發(fā)現(xiàn)最終仍有變質(zhì)效果,La的最終濃度仍有0.035%,仍處于變質(zhì)范圍之內(nèi)。0.3 %混合稀土變質(zhì)合金,重熔5次,發(fā)現(xiàn)最終仍有良好變質(zhì)效果。
變質(zhì)工藝直接影響著稀土的變質(zhì)效果。對Al-Si合金,獲得穩(wěn)定變質(zhì)組織的關(guān)鍵是減 少稀土的燒損,并防止稀土的偏聚,使稀土迅速均勻地擴散到鋁液中。稀土變質(zhì)有一潛伏期 ,即必須在高溫下保持一定時間,稀土才能發(fā)揮變質(zhì)作用。
氣孔分析
氣孔特征。有光滑的表面,形狀是圓形或橢圓形。表現(xiàn)形式可以在鑄件表面、或皮下、也可能在鑄件內(nèi)部。
(1)氣體來源
1) 合金液析出氣體—a與原材料有關(guān) b與熔煉工藝有關(guān)
2) 壓鑄過程中卷入氣體?—a與壓鑄工藝參數(shù)有關(guān) b與模具結(jié)構(gòu)有關(guān)
3) 脫模劑分解產(chǎn)生氣體?—a與涂料本身特性有關(guān) b與噴涂工藝有關(guān)
(2)原材料及熔煉過程產(chǎn)生氣體分析
熔煉溫度越高,氫在鋁液中溶解度越高,但在固態(tài)鋁中溶解度非常低,因此在凝固過程中,氫析出形成氣孔。
1) 大氣中水蒸氣,金屬液從潮濕空氣中吸氫。
2) 原材料本身含氫量,合金錠表面潮濕,回爐料臟,油污。
3) 工具、熔劑潮濕。