铝合金铸态组织缺陷研究

（ a） 试样 1 ； （ b） 试样 2 ； （ c） 试样 3 ； （ d） 试样 4 图2 Fig． 2 2D70 铝合金晶粒度 （ a） sample 1 ； （ b） sample 2 ； （ c） sample 3 ； （ d） sample 4 The grain size of 2D70 aluminum alloy
Ｒesearch on Structure Defects of 2 D70 Aluminum Alloy as Casting
GAI Hongtao， YU Changfu， WANG Yanjun， LIU Zhaowei
（ Liaoning Zhongwang Group Co． ，Ltd． ， Liaoyang Liaoning 111003 ， China） Abstract ： 2D70 aluminum alloy is high strength and heat resistance aluminum alloy． The casting is greater difficulty， and easy produce holes， loose， slag and other casting defects． The effect of pouring temperature on internal organizational of 2D70 aluminum alloys is observed after pouring at different temperature． The defect of microstructure as cast of 2D70 aluminum alloy producted by semicontinuous casting is analyzed by macro metallographic observation． The best casting temperature is found in order to optimize the casting process， as to produce more highquality ingot 2D70． Key words： 2D70 aluminum alloy ； casting defect ； casting process
参 考 文 献
． 特 种 铸 造 及 有 色 合 金， 化态 的 显 微 组 织 演 变 ［J］ 2009 ， 29 （ 6 ） ： 560 － 563． ［ 2］ 黄 敏， 马春雨， 杨守杰， 等． 2D70 铝合金厚板热处理制 ． 2002 年材料科 学 与 工 程 新 进 展 （ 下 ） － 度研究［A］ 2002 年中国材料研讨会论文集［ C］ ． 2002． ［ 3］ 季艳丽， 潘琰峰， 郭富安． 6002 铝 合 金 铸 态 组 织 研 究 ［ J］ ． 金属热处理， 2008 ， 33 （ 5 ） ： 31 － 34． ［ 4］ 王国军， 熊柏青， 张永安， 等． 2D70 铝合金淬透性的研 J］ ． 稀有金属， 2009 ， 33 （ 3 ） ： 304 － 308． 究［ ［ 5］ Somi Ｒeddy A． Fatigue and creep deformed microstructures of aged alloys based on Al4% Cu0． 3% Mg［ J］ ． Materials and Design， 2008 ， 29 （ 4 ） ： 763 － 768．
2、 试样 3 和试样 4 的晶粒度图片， 晶粒度分别为 2 3 级、 1． 5 级和 1 级。 其中当铸造温度为 715 ℃ 级、 时， 铸锭组织晶粒最为细小； 当铸造温度 700 ℃ 时铸 锭组织晶粒比 715 ℃ 时略大。当铸造温度为 732 ℃ 和 749 ℃ 时， 铸锭组织晶粒尺寸逐渐增大。 由此可 知， 为了得到细小的 2D70 铸锭晶粒应采用适当的低 温铸造， 即在 2D70 铝合金的铸造温度范围内采用较 低的铸造温度。
随着现代制造业的快速发展， 对材料的性能要 求越来越高。铝合金制品因其质轻、 耐腐蚀性好、 强 ［1 ］ 度高等特点， 广泛被人们所应用 。2D70 铝合金是 CuMgFeNi 系铝合金， 一种可热处理强化的 Al具 ［2 － 3 ］ 。 该合金被广泛应用于 有高强度的耐热铝合金 飞机发动机的制造以及汽车工业领域中。 并且在高 温长时间加热过程中软化速度慢， 具有良好耐热性 能， 可 用 于 150 ℃ 下 长 时 间 工 作 的 受 力 结 构 零 ［4 － 5 ］ 。 件 本文主要利用不同的铸造温度进行铸造， 观察 铸造温度对 2D70 铝合金内部的组织的影响。 通过 低倍腐蚀、 金相显微镜观察的方法对半连续铸造生
作者简介： 盖洪涛（ 1962 － ） ， 从事有色金属材料及热处理技术研究。 男， 高级工程师， 联系电话： 13841951241 ； E － mail： wyj8334057@ 126． com
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热处理技术与装备
%） 2D70 铝合金化学成分（ 质量分数，
第 36 卷
表1 Table 1 元素 2D70 含量 Si 0． 1 ～ 0． 25 0． 16 Fe 0． 9 ～ 1． 4 1． 21
Chemical compositions of 2D70 Aluminium alloy （ ω， %） Cu 2． 0 ～ 2． 6 2． 46 Mg 1． 2 ～ 1． 8 1． 57 Ni 0． 9 ～ 1． 4 1． 24 Ti 0． 05 ～ 0． 1 0． 054 Al 余量 余量
2D70 铸锭总长度为 1500 mm， 对所得 2D70 铝 合金铸棒进行取料分析， 在铸棒距离头部 200 mm 处 （ 试片 1 ） 、 距离头部 600 mm 处 （ 试片 2 ） 、 距离头部 900 mm 处（ 试片 3 ） 和距离头部 1200 mm（ 试片 4 ） 处 分别切取 30 mm 厚的试片， 将试片制成低倍试样进 行低倍检测。低倍检测后分别在每个试片直径的三 分之一处切取长宽高为 10 mm × 10 mm × 15 mm 的 四个试样， 标为试样 1 、 试样 2 、 试样 3 和试样 4 ， 打 磨、 抛光后进行电解处理。 利用万能研究级倒置式 材料显微镜进行晶粒度观察。将低倍及高倍检测结
第6 期
盖洪涛Fra Baidu bibliotek： 2D70 铝合金铸态组织缺陷研究
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试片 1 、 试 在铸造过程中监测结晶器液穴温度， 片 2、 试片 3 和试片 4 的结晶器液穴温度分别为 700 、 715 、 732 和 749 ℃ 。由此可见， 随着铸造时间的增 加， 铸造温度逐渐增加， 铸造温度较低或者较高时铸 锭组织中气孔和疏松等缺陷会逐渐增多， 所以需要 一个适当的铸造温度区间。 2． 2 微观高倍组织分析 2 （ b） 、 2 （ c） 和 2 （ d） 分别为试样 1 、 图 2 （ a） 、 试样
果进行分析总结， 得到不同的铸造温度下铸锭组织 缺陷的种类及缺陷的严重程度， 找出最佳的铸造温 度范围以及防止或减少缺陷的方法， 生产出优质的 2D70 铸锭。 2 2． 1 试验结果与分析 宏观低倍组织分析
对试片进行局部低倍组织进行观察， 试片 1 、 试 片2 、 试 片3 和 试 片4 的 低 倍 组 织 分 别 如 图1 （ a ） 、 1 （ b） 、 1 （ c） 和 1 （ d） 所示。
从图 1 可以看到， 试片 1 的宏观组织较差， 气孔较 多， 并伴有夹渣缺陷， 最大夹渣长度约 25 mm。试片 2 宏观组织较好， 疏松和气孔均达到二级标准， 无夹渣、
裂纹等缺陷， 达到 2D70 铸锭的生产要求。试片 3 气 孔和疏松较试片 1 有所增加， 刚刚达到铸锭的生产要 求。试片 4 的宏观组织较差， 气孔和疏松较严重。
·工艺研究·
第 36 卷第 6 期 2015 年 12 月
热处理技术与装备 ＲECHULI JISHU YU ZHUANGBEI
Vol． 36 ， No． 6 2015 Dec，
2D70 铝合金铸态组织缺陷研究
（ a） 试片 1 ； （ b） 试片 2 ； （ c） 试片 3 ； （ d） 试片 4 图1 Fig． 1 2D70 铝合金低倍组织 5 × （ a） test piece 1 ； （ b） test piece 2 ； （ c） test piece 3 ； （ d） test piece 4 The macrostructure of 2D70 aluminum alloy
3 结论 1 ） 2D70 铝合金铸造温度过低易产生析出性气 孔及夹渣等缺陷， 铸造温度过高同样易产生疏松和 气孔等缺陷， 并且温度越高缺陷越严重。 所以 2D70 铝合金最佳铸造温度范围约为 710 ～ 730 ℃ 。 2 ） 铸造温度会对铸态组织晶粒的大小产生影 响。浇铸温度越高， 凝固就越慢， 组织就越粗大。 在 2D70 最佳的铸造温度范围内， 为了使铸态组织晶粒 减小， 应适当采用较低的铸造温度。
［ 1］ 王国军， 熊柏青， 张永安， 等． 2D70 铝合金铸态及均匀
于长富， 王彦俊， 刘兆伟 盖洪涛，
（ 辽宁忠旺集团有限公司， 辽宁 辽阳 111003 ） 要： 2D70 铝合金属于高强耐热铝合金， 铸造难度较大， 易产生气孔、 疏松、 夹渣等铸造缺陷。 在 ， 2D70 。 不同温度铸造后 观察铸造温度对 铝合金内部组织的影响 通过低倍金相观察对半连续铸造 摘 生产的 2D70 铝合金铸态组织进行缺陷分析。 找出最佳的铸造温度， 以便优化铸造工艺， 生产出更 加优质的 2D70 铸锭。 关键词： 2D70 铝合金； 铸造缺陷； 铸造工艺 中图分类号： TG157 文献标志码： A 004303 文章编号： 1673 － 4971 （ 2015 ） 06-
0727 收稿日期： 2015-
产的 2D70 铝合金铸态组织进行缺陷分析。 找出最 佳的铸造温度， 以便优化铸造工艺生产出更加优质 的 2D70 铸锭。 1 试验材料和方法
本试验选择半连续铸造生产的 2D70 铝合金为 主要实验材料， 其合金成分如表 1 所示。 其中元素 Cu、 Fe、 Ni、 Ti 以中间合金形式加入， 铸造初始温度为 700 ℃ ， 随着铸造的进行， 铸造温度逐渐增加。 采用 无钠精炼剂进行精炼， 静置 10 min 后进行半连续铸 ［4 － 5 ］ 。 造， 得到直径为 582 mm 的 2D70 合金铸棒