Zl101铝合金变质问题探讨

zjy95381 · 发表于 2013-6-13 20:33:00

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最近做一砂铸铝合金箱体，由于回炉料管理不到位，在熔炼过程中加入了采用锑碲变质的回炉料，结果造成铸件拐角处收缩加剧造成裂纹。而采用同样工艺用包头铝业提供的Zl101铝锭加同样的回炉料通过加锶变质，，却没有此问题，但针孔倾向大，而用西安铝业公司提供的直接用锑碲变质好的Zl101加该种回炉料，却收缩严重，但是其针孔缺陷缺少。不知是何机理，还望论坛中的行家能给予释疑，谢谢

zjy95381 · 发表于 2013-6-13 21:51:31

明明在提醒中看到castengineer 老师给我回复了，怎么在帖子中就看不到呢？怎么回事

castengineer · 发表于 2013-6-14 07:00:32

本帖最后由 castengineer 于 2013-6-14 17:15 编辑

回复 2# zjy95381

一: 昨晚,觉得问题还没太缕清楚.就自己删了.我今天看看有无可能找出影响因素及与支持机理相关的论据.
二:再一个就是,对你的状态,是否以这种型式表达一下:
用什么铝锭---用什么回炉料----用什么变质----用什么除气---最后缺陷的状况.分列一下.这样都在一起,分析时有点剥离不清晰.
三:是砂模铸造.还是低压铸造.

pandeqi · 发表于 2013-6-14 07:52:03

首先锶的变质效果要比锑好，但锶本身有吸氢倾向，所以针孔会加重，对要求高的铸件，会在铝液中加入一些
抑制剂，抑制锶吸氢。
采用锑变质效果并不理想，在温度梯度大的情况下，效果还可以；但在缓冷的情况下变质效果差，甚至没有变质效果。同时，铝液的表面张力变大，流动性下降。还有文献显示，加锑后会使共晶点后移，体收缩加大。

pandeqi · 发表于 2013-6-14 07:57:42

跟你的熔炼工艺也有关，包括采用的熔炼炉是燃气的还是电的，坩埚是石墨的还是灌注的；
还有你的炉料加入顺序，和变质工艺。另外还有你的熔炼总时间，这个对锶变质很重要。
以及你的锶的加入量的控制等等。
另外提醒：锑变质后的炉料，不能再用锶变质，反之同理。

zjy95381 · 发表于 2013-6-14 19:43:02

回复 3# castengineer

老师，不好意思，昨天没有表述清楚，1、采用Zl101铝锭（ALSi7Mg)，回炉料是用同样铝锭浇注的铸件浇冒口，采用含锶10%铝锶中间合金变质，除气吹氩气30-40分钟，缺陷是铸件壁与加强筋结合拐角处缩裂，采用树脂砂造型，低压浇注，现在的问题是我们有两种炉料，一种是包头铝Zl101铝锭（ALSi7Mg)但需采用锶变质，另一种是西安铝Zl101铝锭（ALSi7Mg)但已经用锑碲变质完无需另外变质，一旦两种料混用便出现了上述问题，机理不祥

zjy95381 · 发表于 2013-6-14 19:45:09

回复 5# pandeqi

看来前辈对铝合金研究颇深，你提醒的问题我们已经发生，就是机理不祥，我就是想知道这是何种机理，谢谢

castengineer · 发表于 2013-6-14 19:52:00

回复 7# zjy95381

不敢讲知道机理,也就是看能否解释这种现象.大家一起讨论.只不过是对铸铝感兴趣而已.

zjy95381 · 发表于 2013-6-14 19:58:21

回复 5# pandeqi

我们是燃油化铝炉，采用石墨坩埚，一般情况下炉内残余少许铝液然后加入铝锭再加入回炉料，熔化时间2小时左右，熔化到800度左右用铝勺舀到中间包740度左右除气40分钟，除气前加锶（10%铝锶中间合金）变质，除完气倒入浇注炉。锶加入量为0.04%实际残余0.01%左右，此种方式铸件厚大部位针孔度5级，前辈能否谈谈你看法，谢谢

castengineer · 发表于 2013-6-14 19:59:10

本帖最后由 castengineer 于 2013-6-14 20:00 编辑

回复 6# zjy95381

只所以要这些,也是对这种现象感兴趣,比较难得的现场现象.今天查了一些资料,试图解释这些现象.昨天看后.觉得因果对应没缕清楚.才把原贴删除.重发贴,但,未必能找到机理.
明天吧.再缕一下.可否不知.

castengineer · 发表于 2013-6-15 08:02:00

回复 6# zjy95381

首先锶的变质效果要比锑好，但锶本身有吸氢倾向，所以针孔会加重，对要求高的铸件，会在铝液中加入一些
7 |; w5 c* Q% X+ ?抑制剂，抑制锶吸氢。+ t5 W( S# \/ d; ]8 Z# [; m
采用锑变质效果并不理想，在温度梯度大的情况下，效果还可以；但在缓冷的情况下变质效果差，甚至没有变质效果。同时，铝液的表面张力变大，流动性下降。还有文献显示，加锑后会使共晶点后移，体收缩加大。

4楼.pandeqi 的结论是正确的.
一:做为锑由于其比重大.和在铝合金中的溶解度.决定了其变质性能除比钠有优点之外.比Sr.Te.Ba的变质效果要差.但由于对铝合金相对Sr.Te.Ba.Na.来讲有细化晶粒的作用.所以和Te配和使用作为变质剂一起使用.但它使铝-硅合金的共晶点向高硅移动.使固有的合金的亚共晶度增大.热裂倾向增大.
二:Sr.Te.Sb的比重分别为是:2.6. 6.24 6.68.
Sr.Te.Sb在铝中的共晶点(组元端)分别为:6.44. 3.0. 0.34.
这样,就决定了Sr的变质的常效性和较Te.Sb的优先性.但据资料介绍.Sr的变质的吸气倾向较大.
只不过是基本重复了4搂的观点.仅供参考.

pandeqi · 发表于 2013-6-15 08:53:04

共晶生长中硅片的结晶生长前沿往往是孪晶凹谷，变质后，铝液中的变质剂原子选择性地吸附富集在孪晶凹谷处，阻滞了硅原子向孪晶凹谷处长上去的速度，使生长受到抑制，晶体生长大部分被迫改变方向，导致硅晶体生长形态发生变化。同时也促进硅晶体发生高度分枝。
如果Sb和Sr同时存在于铝液中，这两种金属极易生成SbSr的金属化合物，由于结构发生变化，无法吸附富集在孪晶凹谷处，在而使其失去了他们各自的变质作用。
所以两种变质剂的炉料是不能混用的。

castengineer · 发表于 2013-6-15 09:02:52

本帖最后由 castengineer 于 2013-6-15 09:05 编辑

回复 12# pandeqi

学习了.如果回炉料中的锑量不大.Sr的变质效果还是优先的.

pandeqi · 发表于 2013-6-15 09:03:14

看了楼主介绍的一些情况，虽然不全面，建议：
1、铝硅合金熔炼的最高温度控制在760度以内，一是防止高温吸气，二是防止组织长大；
2、炉前检测铝液的密度（比重法），控制铝液的含气量。
3、可加入少量的稀土来抑制锶的吸氢倾向。
4、低压保温的炉体材料一定要充分烘干，排除其中的结晶水成份。
5、锶的加入量控制在0.015%以内，有必要时低压保温炉内加锶。防止铝液在倾倒过程中吸气。

pandeqi · 发表于 2013-6-15 09:07:11

回复  pandeqi + Z' s5 d5 O7 y. l
7 D" M  A  \0 \7 t

  C( |  H/ o0 `& |) h! Z 学习了.如果回炉料中的锑量不大.Sr的变质效果还是优先的. ...: I+ H$ |( t/ n( b. |, e
castengineer 发表于 2013-6-15 09:02

# s: z) I( q$ O% K
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老前辈太谦虚了！。。。。。

宋宇 · 发表于 2013-6-16 21:23:15

回复 15# pandeqi

这个话题的讨论很精彩，学习了。
好几天不来论坛了，我在一群蚊子的叮咬中看完的，明天上班第一件事儿就去做笔记！感谢潘总的慷慨交流！

pandeqi · 发表于 2013-6-17 08:37:10

回复 16# 宋宇

能这么用心的年青人不多啦！！！努力！
现在很多东西在大学材料成型专业里已经不学了。

zjy95381 · 发表于 2013-6-17 20:29:50

但我对 Sr.Te.Sb这些元素在铝合金中含量由量变到质变的点还把捏不准，能请pandeqi、castengineer两位老师再谈谈吗

castengineer · 发表于 2013-6-17 21:48:44

回复 18# zjy95381

对于Sr.Te.Sb的变质机理.:
一:Sr是指其对初晶硅的晶核的孪晶凹谷的吸附理论来影响结晶硅的形态.
二:对于Sb:
1:是形成AlSb作为硅相异质晶核.来细化硅的晶粒.Te也属于这种类型.
2:Sb是可以消除硅的异化晶核,在初始的片状晶核上堆积,阻止硅原子在片状方向上增厚.使硅成长过冷,使硅晶体在片状上分枝来影响结晶硅的形态.
这两种理论.前者据多.基本属于晶核理论.
这两类型的变质剂最好别混用.对这两种变质剂长效性不好掌握.如12楼所说如形成SbSr化合物.不但要影响变质效果.化合物会降低合金的物理强度.
看书.资料理解,仅供参考.

zjy95381 · 发表于 2013-6-18 19:53:08

回复 19# castengineer

谢谢两位老师的回复，我想借这个话题再请教两位另一个话题，就是铝合金的回炉料能不能通过高温过热然后再过冷来消除组织遗传性，就像铸铁熔炼中的应用一样？

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