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摘要:泊头嘉洁汽车部件有限公司 察觉 7075 合金厚板表面经常出现气泡,通过对宏观组织和显微组织进行分析,找到了其表面气泡产生原因,对现场生产中避免板材表面气泡有参考作用。 泊头嘉洁汽车部件有限公司生产的7075 铝合金16 mm厚板在淬火之后发现上下表面存在着细小的气泡,严重影响产品的质量。本次试验的目的是通过对存在表面气泡的板材进行组织分析,以便寻找产生气泡的原因,从而在生产工艺上加以控制,避免板材表面气泡的发生。 1 试验及其结果与分析 1. 1 试样的宏观组织 7075 合金厚板上凸出于表面的气泡大部分呈细小的椭圆形,少数呈圆球形,椭圆形气泡的长轴沿着轧制方向;厚板横截面的低倍组织中存在着点状和短条状的暗黑色小分层。 1. 2 试样的显微组织 1. 2. 1 光学显微镜分析7075 合金厚板的显微组织见图1 和图2。从图1 可以看出,表面气泡为板材皮下隆起的空腔,空腔的两端与基体金属的连接处未发现其他缺陷; 图2表明板材横截面上的小分层是沿轧制方向分布的长条形孔洞。1. 2. 2 电镜分析将板材表面气泡剖开, 对气泡表面做电镜观察[1 ] ,其结果见图3 和图4。从图中可以看出:无论是椭圆形气泡所呈现的梯田花样,还是圆球形气泡呈现的蛇形滑动花样,都是气体析出造成的结果。 2 讨 论
上述的显微组织与电镜组织观察结果表明:7075合金厚板表面气泡的产生与气体析出有关。大量研究证明,引起铝合金制品表面气泡的气体主要是制品内部气体、环境气体,夹杂物也起到了促进作用[2] 。
铝合金在熔炼和铸造过程中,由于原料、工具、精炼剂等不清洁、干燥不彻底,铸造时液体金属发生飞溅等紊流现象,势必将水(水蒸气) 和氧气带入铝熔体,水(水蒸气) 和铝发生反应生成氧化物和氢。在半连续铸造过程中,由于冷却速度快,一部分氢以分子氢的形式分布在晶界或枝晶网中,形成一次疏松和气孔,另一部分氢则以原子氢的形式过饱和溶于固溶体内。虽经除气处理,仍有一部分气体存在于熔体中,熔体的含气量越高,铸造的冷却速度越快,氢在铝中的过饱和度就愈大。这种过饱和存在于铝中的氢是不稳定的,在随后的加热过程中势必析出,就容易在缺陷和化学物边界、夹杂物边界、高浓度空位等处析出。加热温度升高、保温时间延长及热加工变形所造成的位错和微孔都有利于形成新的二次气泡和使已有的气泡长大。固溶体中析出氢的压力可达105 大气压,其体积膨胀足以使封闭在制品皮下的缺陷撕裂,形成表面凸起的气泡。同时由于变形压力的作用,使小气泡沿主变形方向略有拉长,再者气泡的体积很小,尽管被拉长,但表面积仍然很小,呈现出椭圆形气泡。此外,铝合金制品在加热过程中,水蒸气与铝合金表面反应也可以生成原子氢。这些氢原子由于活性吸附在铝合金制品的表面,通过制品晶粒之间的晶界和晶格间隙扩散渗入铝合金制品中,越靠近表面的地方,外界氢渗透得越多,当温度降低时,氢将从固溶体中析出,在再结晶的晶界等地结合成分子氢,形成氢气泡。在随后的加热过程中气体产生膨胀,对板材两侧产生很大的侧压力。由于靠近表面层一侧的抗侧压能力要比另一侧的小,所以当气体产生的侧压力超过其抗压能力时,就在板材表面凸起,产生圆形气泡。
3 结 论
(1) 泊头嘉洁汽车部件有限公司最终通过实验得出结论7075 铝合金厚板表面气泡是由于两种原因产生:一是铸锭的含气量较高;二是板材轧制之后接触潮湿气氛。
(2) 铝熔体除气精炼,使氢气尽量从熔体中逸出,可减少铸锭中的含氢量。
(3) 铝合金厚板热处理时气氛要干燥,加热温度不宜过高,加热时间不宜过长。 |
发表于 2013-1-16 18:17:29
发表于 2013-1-16 19:35:11
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