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于 帆，吳曉峰，齊　艷

（東北輕合金有限責任公司，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。從控制化學成分、調整鑄造應力、提高熔體純凈度、加強晶粒細化等方面入手，防止7475鋁合金扁錠鑄造時發(fā)生裂紋、疏松缺陷。

　　關鍵詞：熔鑄；結晶；鑄造應力；熔體凈化

　　7475鋁合金用來生產航空結構件，該結構件要求具有高強度、高韌性、抗疲勞、耐腐蝕等性能，其最終制品要求經(jīng)過A級探傷檢驗和斷口氧化膜檢查。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，還應嚴格控制其主成分，降低雜質含量，保證金屬的高純潔度。為滿足上述要求，特進行了熔鑄工藝研究。

　　1　合金成分和熔鑄工藝特點

　　1.1 合金成分及各元素作用

　　7475屬于Al-Zn-Mg-Cu系合金，其化學成分見表1。Zn和Mg形成主要強化相η(MgZn₂)和（Al₂Zn₃Mg₃）相，這兩個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力腐蝕性能，Mn和Cr還能提高合金的再結晶溫度。

表1  7475合金化學成分(質量分數(shù))　　　　　％

　　1.2  熔鑄工藝特點

　　(1)裂紋傾向大：7475合金合金化程度高，結晶溫度范圍寬，在半連續(xù)鑄造結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)轉變成固態(tài)時氣體不易析出，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，因熔體黏度大，熔休表面容易結渣，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　試驗過程

　　根據(jù)7475合金制品的性能指標要求，結合該合金的熔鑄工藝特點，制定如下試驗方案。

　　2.1　配料

　　使用本合金一級廢料不超過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。不允許使用復化料和添加劑。配料時控制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，認真攪拌熔體后取樣分析化學成分，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

　　導爐前對靜置爐兩次清爐，用長流管導爐，用干燥的2號溶劑塊疊壩，滿管流動，執(zhí)行鍛件用鑄錠的鑄造工藝。熔體導入靜置爐后用Ar氣精煉30min，靜置30min。鑄造過程中用除氣裝置進行在線除氣，用雙級陶瓷片進行在線雙級過濾，并在線播種Al-5Ti-B絲細化晶粒。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　試制結果

　　用上述試驗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行低倍、高倍組織、力學性能檢查。

　　3.1　金相組織

　?。?）低倍組織：在低倍試片