a51铝合金铸锭均匀化工艺的研究

a51铝合金铸锭均匀化工艺的研究

妊娠期间，6a51铝合金材料主要用于制作电子显微镜。在金属al-mg-si系统中，添加sn元素显著增加了婚礼后的宗花，以确保在燃烧后的很长一段时间内材料的硬度值不显著增加，并且塑料值不降低。这样，有充分的冷冲孔时间可以充分地冲穿零件。经过人工时间后，件料的硬度值显著增加，以确保件料长期使用的稳定性。本文对长孕育期6A51铝合金铸锭均匀化工艺进行了研究,确定其最佳的均匀化工艺参数。1试验过程1.16合理地分解a11材料6A51合金的化学成分见表1。1.2液压半连续铸造工艺熔炼合金用的原材料:Al99.7%工业纯铝锭,Mg-1镁,电解铜,锡,Al-20%Si、Al-40%Cu、Al-3%Ti中间合金。化学成分按表1成分范围的中限控制。在300kg熔铝电炉中熔炼,在液压半连续铸造机上进行铸造,铸锭规格及熔铸工艺制度:铸锭规格,φ162mm;熔炼温度,700~750℃;精炼温度,715~730℃;取样温度高于700℃;铸造温度,710~720℃;铸造速度,60~90mm/min;水压,0.03~0.05MPa。试验材料的最终化学成分分析结果见表2。1.3均匀化退火制度的确定试样制备过程:配料→熔炼、铸造→铸锭锯切、车皮→均匀化(不同制度)→锯切、加工试样。考查不同的均匀化退火制度(加热温度、保温时间、冷却方式)对铸锭组织和合金半成品性能的影响,从而制定出适宜的均匀化退火制度。从6A51合金铸锭上切取试样,均匀化温度选择500~600℃,保温时间为16h,随后进行金相组织检查,初步确定出该合金的过烧温度,然后采用热差分析方法确定出该合金准确的过烧温度,并确定出较佳的均匀化加热温度。根据确定出的均匀化温度,分别选择保温12、16、24h处理试样,再通过组织和性能检测,确定出最佳的均匀化退火制度。2试验结果及分析2.1fe2服刑6A51合金铸态下主要相组成为:α(Al),Mg2Si,Mg2Sn,α(Fe2SiAl8)Sn等。电子能谱分析结果表明:枝晶边界的共晶相中存在较多的Mg、Sn、Si、Cu等元素,而单个相中存在Sn、Cu、Fe、Si、Ti等元素,夹杂相中则存在较多的Na、K、S、O等元素,如图1所示。2.2铸锭处表面织构分析铸锭的边部、中间部位及中心部位的显微组织见图2,定量参数的测量结果见表3。从图2、表3可以看出铸锭的边部与中心部位的枝晶网格大小略有差异,边部网格粗大,中心部位网格则大小不均匀,而中间部位的网络较厚,但中心部位和中间部位的网格普遍比边部的小一些,边部的晶粒比中心部位的细小。2.3均匀化温度与拉伸性能的关系不同均匀化温度下铸锭的显微组织如图3所示。显微组织表明,随着均匀化温度升高,残留的化合物逐渐减少,枝晶网变得稀薄,不连续,基体上出现弥散分布的析出质点,并随着温度升高呈增多趋势。其中以520~540℃均匀化的显微组织的变化最为明显,高于580℃时,显微组织不再继续发生显著变化,590℃时组织己有明显的球化现象,在595℃组织出现了过烧特征,表明组织己过烧(α+Mg2Si相)。定量金相的测量结果见表4所示。图4给出均匀化温度与定量参数中的第二相固溶百分数之间的关系曲线。试验数据显示枝晶间距随着均匀化温度提高而逐渐增大,第二相体积分数V趋于减少,从500℃开始体积分数开始明显下降,到600℃时第二相体积分数降到最低值(0.79%)。力学性能的测试结果见表5所示。尽管由于铸锭组织的不致密性使其强度波动范围较大,但其变化规律仍可作为分析均匀化程度的参考。从表5可以看出,在空冷条件下随均匀化温度升高,抗拉强度略有增加,但增加的幅度不大,而伸长率则明显上升。当均匀化温度从520℃升到540℃时,其伸长率从21.0%增加到25.5%,上升达4.5个百分点。由此可见,铸锭均匀化处理的温度变化虽不十分大,而伸长率却明显提高,在520~540℃温度区间内,伸长率呈直线上升(见图5)。2.4均匀化温度和保温时间对v从显微组织观察可见,随着均匀化时间延长,枝晶网状组织逐渐变得不连续,化合物的尺寸趋于减小,析出质点的数量和尺寸逐渐增加,当均匀化温度为530℃时,保温时间从8h至24h铸锭的显微组织差异很小。定量金相的分析结果如表6所示。随着均匀化时间延长,第二相体积分数V呈下降趋势。枝晶间距T¯¯¯Τ¯逐渐上升,固溶百分数V固溶则呈上升势头。在均匀化温度为530℃时,保温时间仅为8h,V固溶就已接近50%;均匀化温度为520℃时,保温时间为16h,其V固溶才超过50%(见图4)。从显微组织和定量金相的试验结果得知:虽然均匀化温度和保温时间是两个重要因素,但是温度的影响远大于保温时间的影响。铸锭力学性能的试验结果见表7。可以看出,随着均匀化保温时间的延长,强度变化幅度不大,伸长率变化较明显。在520℃时,保温时间从8h增加到24h,伸长率从19.3%上升到21.2%,仅上升1.9个百分点;而530℃时保温时间从8h增加到16h,伸长率上升了10.6个百分点;但超过530℃之后若保温时间超过16h,伸长率略有降低。这些说明不可过分延长均匀化保温时间,由此可确定保温时间为530℃16h。2.5铸锭伸长率从表5可知,铸锭均匀化保温后随炉冷却比空冷试样的强度低一些,但伸长率略高,说明随炉冷却的铸锭塑性比空冷的好。均匀化铸锭的冷却速度一般不加严格限制,但如果冷却太慢,从固溶体中析出相的质点会长得很大,降低其半成品的塑性,在实际生产中可采用出炉空冷。2.6显微组织形貌在光学显微镜下观察发现,当6A51合金铸锭均匀化温度为590℃时,枝晶网显著减少,化合物充分溶解,有的化合物呈球化聚集,但无过烧特征。而经595℃均匀化处理的显微组织中出现复熔共晶球、复熔晶界和复熔三角形的三大特征,表明在该温度下已过烧。在热差DTA分析曲线(图6)上595℃出现一个明显的热效应峰值,表明在该温度下有低熔点共晶组织产生局部熔化,对该试样进行显微组织观察,存在与595℃均匀化试样相同的组织特征,只不过是过烧特征更为明显。由此判定6A51合金的过烧温度为595℃。试验结果表明,6A51合金铸锭均匀化温度对均匀化效果的影响要比保温时间的影响更为显著,均匀化温度高则保温时间可以适当地缩短,这是因为温度越高,原子扩散的速度越大,使其较快地向平衡状态转化。而在某一固定温度下,扩散流量将随浓度梯度的减小而变少,再延长保温时间,溶质原子的迁移量也不会增加,即均匀化效果不再增加,同时