铝合金中氧化膜缺陷特征分析

优选铝合金中氧化膜缺陷特征分析当前第1页\共有73页\编于星期三\12点目录一、文献中关于氧化膜缺陷的论述二、几种氧化铝的典型特征三、模拟熔体氧化膜形貌四、典型的氧化膜、夹杂缺陷五、异物压入六、氧化膜夹杂对市场的影响七、西南铝氧化膜夹杂产生原因简析当前第2页\共有73页\编于星期三\12点一、文献中关于氧化膜缺陷的论述《铝合金半成品的组织与性能》多巴特金著，冶金工业出版社，1984年6月第1版1．非金属夹杂引起的表面缺陷这类缺陷的出现和外形，与夹杂相对于铸锭和板材表面深度的分布有关。如果在铸锭的表面层存在有炉衬和铸造工具的脱落碎块、熔剂、熔渣、玻璃丝网、氧化膜等非金属夹杂，以及气泡和很深的冷隔时，将会在板材的表面上形成暗带(图87，a)。图87暴露在板材表面上的夹杂a-暗带b-起皮当前第3页\共有73页\编于星期三\12点

2．内部缺陷：分层、氧化膜、夹杂

分布在接近于铸锭厚度中心的非金属夹杂、聚集的金属间化合物和由于气体收缩所引起的严重疏松，是铝及铝合金板材产生分层的原因。分层是一种不连续式的缺陷，这种缺陷沿轧制方向被拉长，其长宽之比很大（图88、89）。图89AMr6合金板材的分层图88硬铝板材分层区的显微组织(该分层是由于存在熔渣引起的)200×当前第4页\共有73页\编于星期三\12点《铝箔：其典型质量问题及产生原因》OzgulKeles，MuratDundar。JournalofMaterialsProcessingTechnology186(2007)125–137。

当前第5页\共有73页\编于星期三\12点图5AA1200合金12μm箔由氧化铝夹杂引起的针孔当前第6页\共有73页\编于星期三\12点当前第7页\共有73页\编于星期三\12点图4由氧化镁夹杂引起的针孔当前第8页\共有73页\编于星期三\12点当前第9页\共有73页\编于星期三\12点图7由金属压入引起的针孔。当前第10页\共有73页\编于星期三\12点图9由划伤引起的针孔当前第11页\共有73页\编于星期三\12点图10印痕当前第12页\共有73页\编于星期三\12点“铝压铸件中的硬质点及非金属夹杂物”陆树荪、乐书华等，特种铸造及有色合金2000年第5期研究硬质点中的非金属夹杂物后可发现：其中多数是氧化铝(Al2O3),有相当数量的硅酸铝(AlO·xSiO2)，并有少量的MgAl2O4(即MgO·Al2O3)化合物。2.1氧化铝(Al2O3)其组织形貌基本上可分为二种类型,一种是多孔状的Al2O3(见图1a和图2),另一种为深色无孔的Al2O3(见图3)。2种Al2O3夹杂物的显微硬度测定结果见表1,由表1可看到:2种Al2O3的显微硬度不同,但它们都比铝基体的显微硬度(平均为HV68)高得多,分别为铝基体的10倍和20倍,它们的出现会使合金的切削性能显著降低,以至发生崩刀的现象。除了上述二种基本形态外,硬质点处还存在有折叠膜片状(见图4)、团絮状Al2O3夹杂物。当前第13页\共有73页\编于星期三\12点当前第14页\共有73页\编于星期三\12点当前第15页\共有73页\编于星期三\12点当前第16页\共有73页\编于星期三\12点当前第17页\共有73页\编于星期三\12点《铝及铝合金表面缺陷分类》日本轻金属学会研究委员会，1980，8夹杂特征：板材、卷材的表面暴露夹杂物或因夹杂物引起裂纹，观察裂开处的表面可以发现夹杂物的存在当前第18页\共有73页\编于星期三\12点当前第19页\共有73页\编于星期三\12点压入特征：工作辊有异物掉入时单面出现，卷材卷曲时掉入则在两面出现。铝屑掉入时，随着压延的进行可能成为“起皮”状。当前第20页\共有73页\编于星期三\12点“DieCastingDefects:IdentifyingtheCauses&DeterminingtheSolutions”DIECASTINGENGINEER，1January2008压铸铝合金中的缺陷a氧化膜b刚玉当前第21页\共有73页\编于星期三\12点c难熔夹杂物d化合物偏析当前第22页\共有73页\编于星期三\12点压铸铝合金中夹杂物缺陷的种类及其特征当前第23页\共有73页\编于星期三\12点二、几种氧化铝的典型特征1.刚玉（Al2O3晶体）压入轧辊磨削的砂轮是刚玉颗粒粘接而成的，磨削过程中刚玉颗粒不断损耗脱落，如果清洗不干净，会随着乳液附着在轧辊表面，在轧制过程中压入板面，形成非金属压入。刚玉硬度极高（仅次于金刚石），具有致密的晶体结构。当前第24页\共有73页\编于星期三\12点样品：西南铝3104罐体料颗粒物与外界为完全开放状态，由于颗粒硬度远高于金属，致使其附近金属变形流线发生随动变化。当前第25页\共有73页\编于星期三\12点元素重量原子

百分比百分比OK59.2371.01NaK0.270.22AlK40.2928.64PK0.210.13总量100.00当前第26页\共有73页\编于星期三\12点2陶瓷过滤板碎渣陶瓷过滤板经过高温烧结，硬度高但多孔样品：西南铝3104板锭成品带材当前第27页\共有73页\编于星期三\12点破碎颗粒沿轧向分布，造成局部分层，除个别直径超过板厚的颗粒造成局部金属破裂而露出表面外，其余小尺寸颗粒被金属完全封闭，是由熔体中带来。当前第28页\共有73页\编于星期三\12点经过5%NaOH溶液浸蚀硬度高划伤轧辊当前第29页\共有73页\编于星期三\12点ElementWeight%Atomic%

OK49.4562.21MgK0.990.82AlK49.5636.97Totals100.00碎片能谱分析结果当前第30页\共有73页\编于星期三\12点ElementWeight%Atomic%

CK0.050.21AlK0.601.22SiK0.390.76CrK4.464.71FeK94.5193.10Totals100.00从轧辊上刨下的铁性金属当前第31页\共有73页\编于星期三\12点ElementWeight%Atomic%

OK51.1463.45MgK7.386.03AlK41.4830.52Totals100.00从陶瓷过滤板上取下的碎渣成分、形貌与前述陶瓷碎片一致当前第32页\共有73页\编于星期三\12点3熔体氧化膜样品：西南铝3104板锭成品带材。与刚玉、陶瓷比，是Al2O3MgO（尖晶石）混合体，硬度低、疏松易碎，金属变形后破碎产物在金属内部呈带状分布，造成局部分层。大块氧化膜在轧制金属厚度减薄当前第33页\共有73页\编于星期三\12点当前第34页\共有73页\编于星期三\12点ElementWeight%Atomic%

OK49.6462.18MgK5.404.45AlK44.6033.13PK0.360.23Totals100.00当前第35页\共有73页\编于星期三\12点元素重量原子

百分比百分比CK0.060.13OK2.704.50MgK1.191.31AlK93.9092.87SiK0.320.30MnK1.190.58FeK0.650.31总量100.00采用低加速电压（10kV），可以反映出铝板表面的自然氧化现象，能谱分析结果表明板材表面有氧化铝，但无法看到其形貌，说明自然氧化膜极薄。资料介绍一般仅为数十到一百余埃。样品：3104板材。当前第36页\共有73页\编于星期三\12点三、模拟熔体氧化膜形貌为明确熔体氧化膜的典型特征，取3104和1050合金在实验室重熔，观察表面氧化膜。3104合金重熔样品氧化膜当前第37页\共有73页\编于星期三\12点5%NaOH溶液浸蚀后当前第38页\共有73页\编于星期三\12点局部放大图像当前第39页\共有73页\编于星期三\12点元素重量原子

百分比百分比CK0.020.03OK46.3358.59MgK14.4512.03AlK37.9728.47SiK0.980.71PK0.250.17总量100.003104合金当前第40页\共有73页\编于星期三\12点1050重熔样品氧化膜当前第41页\共有73页\编于星期三\12点5%NaOH溶液浸蚀后当前第42页\共有73页\编于星期三\12点元素重量原子

百分比百分比CK0.180.36OK16.1324.44MgK0.620.62AlK82.2473.90SiK0.640.55CaK0.200.12总量100.001050合金当前第43页\共有73页\编于星期三\12点四、典型的氧化膜、夹杂缺陷西南铝5182罐盖缺陷宏观形貌20X当前第44页\共有73页\编于星期三\12点

ElementWeight%Atomic%OK35.7647.91MgK12.9811.44AlK50.9740.49PK0.130.09MnK0.160.06Totals100.00当前第45页\共有73页\编于星期三\12点

西南铝5052罐盖当前第46页\共有73页\编于星期三\12点

元素重量原子

百分比百分比OK42.4954.81MgK14.3012.14AlK43.2133.05总量100.00样品：西南铝2D70锻件当前第47页\共有73页\编于星期三\12点样品编号重量百分比（%）OMgAl9#48.2016.1735.63样品：西南铝7A52厚板当前第48页\共有73页\编于星期三\12点样品：0.24mm5052罐盖料ElementWeight%Atomic%OK29.8641.66MgK7.887.23AlK60.2949.88SiK0.290.23PK1.010.72FeK0.680.27Totals100.00当前第49页\共有73页\编于星期三\12点裂纹裂纹

样品：西南铝5182罐盖料，表面可见横向小裂口ab当前第50页\共有73页\编于星期三\12点点状物点状物

a样品截面及能谱谱图当前第51页\共有73页\编于星期三\12点点状物点状物

b样品截面及能谱谱图当前第52页\共有73页\编于星期三\12点

元素重量原子

百分比百分比OK32.8144.69MgK12.4311.14AlK54.3143.86PK0.450.31总量100.00样品：西南铝5182罐盖料，横截面当前第53页\共有73页\编于星期三\12点5182罐盖及板材当前第54页\共有73页\编于星期三\12点

当前第55页\共有73页\编于星期三\12点3104罐体针孔当前第56页\共有73页\编于星期三\12点3104罐体针孔截面形貌当前第57页\共有73页\编于星期三\12点元素重量原子

百分比百分比CK0.541.02OK27.0938.08MgK12.0711.17AlK58.4248.69SiK0.340.27PK0.440.32MnK0.710.29FeK0.370.15总量100.00罐体针孔能谱分析结果（1）当前第58页\共有73页\编于星期三\12点元素重量原子

百分比百分比CK0.280.54OK19.2628.24MgK12.9512.50AlK67.5158.71总量100.00罐体针孔能谱分析结果（2）当前第59页\共有73页\编于星期三\12点3104罐体料破杯当前第60页\共有73页\编于星期三\12点3104罐体料断罐样品当前第61页\共有73页\编于星期三\12点元素重量原子

百分比百分比CK0.110.19OK52.5264.62MgK10.218.27AlK35.0825.59SiK0.240.17PK1.841.17总量100.00引起断罐的缺陷能谱分析结果（1）当前第62页\共有73页\编于星期三\12点元素重量原子

百分比百分比CK0.781.33OK43.5555.72MgK10.028.44AlK44.2333.55SiK0.310.23PK1.110.73总量100.00引起断罐的缺陷能谱分析结果（2）当前第63页\共有73页\编于星期三\12点夹杂物引起1235合金铝箔串孔缺陷当前第64页\共有73页\编于星期三\12点五、异物压入

样品部位元素含量（%）SiFeCuMnMgNiZnTi压入0.240.480.200.921.230.010.010.02正常0.240.470.200.901.240.010.010.023104罐体料热轧过程中的大面积金属压入当前第65页\共有73页\编于星期三\12点由裂边引起的热轧板材边部金属压入金属压入裂边当前第66页\共有73页\编于星期三\12点冷轧时，3104合金板材表面单点状压入，压入物已脱落当前第67页\共有73页\编于星期三\12点由于轧制油油污引起的双合箔针孔缺陷当前第68页\共有73页\编于星期三\12点PS板表面的非金属压入当前第69页\共有73页\编于星期三\12点