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        影响铝合金铸锭晶粒度的因素有哪些

        日期:2018-04-25

        概述

          铸锭6063铝棒晶粒度指铸态晶粒的大小。对于变形铝合金而言,是指基相铝固溶体晶粒的大小。影响铝合金铸锭晶粒度的因素很多,主要是:
          (1)活性杂质的含量。在实际的连续铸造条件下,铸锭中晶核的形成总是产生于活性杂质,而不是来源于自发形核。因此,熔体中活性杂质含量愈多,则铸锭结晶时的晶核数量也愈多,铸锭晶粒度愈细小。但是,不同的活性杂质,形核所要求的过冷度(即杂质的活性)是不同的。其中,TiA13所需的生核过冷度小到接近于零,是目前为止所发现的铝合金中较为有效的活性质点。它不仅可以减少柱状晶组织的出现和细化等轴晶粒,同时也能影响柱状晶的横向尺寸因此,铝合金中钛含量的多少是决定铸锭晶粒度变化的基本因素。一般而言,凡是采用含钛量极低的原铝锭配制合金时,其铸锭易于形成柱状晶或粗大等轴晶的组织。在工业生产中,为了有稳定而细小的晶粒,除了少数几个有特殊要求的合金外,都毫无例外地采用各种变质剂人工加入0.02%—0.1%的钛。应该指出,合金中加钛过量也是无益的,这样会促使生成粗大的金属化合物,不仅影响制品后来的性能,而且会因聚集沉积而降低细化效果。
          (2)合金成分。在G/R一定的条件下;各种合金形成浓度过冷的倾向是不一样的。在铝合金中,那些能显著降低合金的液相线温度(即m值大)、在合金中固溶量很。碖《l)的元素,在晶体生长时富集在相界面上,它们既能阻碍已有晶体的生长,又能形成较大的浓度过冷促进生核,还能使晶体的分枝形成细的缩颈,易于产生晶体增殖,因而能使铸锭晶粒显著细化。显然,合金元素的细化作用与过冷参数m(l-K)Co/K有关,在浓度Co一定的前提下,m(l-K)/K值愈大,则合金产生浓度过冷的倾向愈大,细化晶粒的作用愈明显。在铝合金中,铜、镁、硅、锌、锰、铁、镍等元素都是程度不同的浓度过冷元素,因此,对于纯铝而言,它们都具有程度不同的晶粒细化作用,且随浓度提高一细作用也增强。在工业生产中,我们可以看到下列现象存在:①高纯铝、工业纯铝锭,形成柱状晶的倾向性比较大;②与纯铝相比,合金锭的晶粒度比较;③合金锭的晶粒度,随成分浓度的增大而减小。在生产Al-Mg系合金和Al-Cu-Mg-Si系合金(如6A02、2A50、2A14)的铸锭时,晶粒度分别随镁含量和铜含量的增大而细化。但是,应该指出,在实际生产条件下,由于合金中钛杂质的突出作用,总的来讲,合金中主要组元对铸锭晶粒度的影响还是不明显的。
          (3)熔体过热温度。对于所有变形铝合金,当其他条件相同时,熔体过热温度愈高,则铸锭形成柱状晶和粗大等轴晶的倾向愈大。熔体过热温度对晶粒度的影响可从两方面来说明:一是过热温度愈高,杂质的去活作用愈强,熔体中可作为非自发晶核的数目愈少;二是熔体过热温度愈高,结晶前沿液体中的温度梯度愈陡,使形成浓度过冷的倾向缩小,并使过冷带变窄,杂质质点在过冷带停留时间变短,因而依靠原子扩散作用使杂质质点形成该合金亚微晶体即晶核的可能性变小,故铸锭结晶时形成柱状晶和粗大等轴晶的倾向增大。
          (4)导流方式。向液穴导人熔体的方式直接影响结晶前沿各区域的温度分布,铸锭的晶粒大小和形状与这种温度分布相适应。显然,直接向结晶前沿处供给过热金属,便可以在该处有柱状晶组织。比如,将过热熔体以集中液流导入铸锭中部,便会促使铸锭中有柱状晶组织,液流偏斜亦导致主要柱状晶区偏移。液流的这种影响,一是过热液流减小了结晶前沿处的过冷,使可以作为非自发晶核的有效质点数减;二是新的热的液流的不断补充,使结晶前沿既不能建立浓度梯度,又使温度梯度变得很陡,因而不能产生浓度过冷,过冷带也变得很窄,即在结晶前沿前方的液体中很难生核,故导致柱状晶甚至羽毛晶的生成。在实际生产中,导流方式主要借助分配漏斗控制,因此漏斗的类型、大小、安放位置、偏斜程度、沉人深度、流眼的孔数、大小和分布、堵塞情况等都将影响到铸锭的结晶组织,应引起足够重视。
          (5)熔体相对结晶面运动。铸锭结晶期间,采用搅拌或振动等方法加强液穴内熔体相对于结晶面的运动,将有利于获得细小的等轴晶。这是因为:一方面,这种运动增强了熔体和冷凝壳之间的热交换强度,使液穴中熔体温度降低,结晶前沿液体中温度梯度变得平缓,过冷带变宽,因而,使成核质点的数目增加。另一方面,这种运动促使结晶面的晶体脱落、熔断和破碎,增加了固有晶核数目,从而获得细小的等轴晶。http://www.jmfw.net/news/63.html                   铝合金锭

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