（東北輕合金有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱 150060）

7075鋁合金棒材探傷不合格的原因分析及預(yù)防措施

石洪宇 劉記偉

（東北輕合金有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱 150060）

在7075鋁合金棒材中如果存在缺陷會(huì)導(dǎo)致很嚴(yán)重的質(zhì)量問題，因此必須在出廠前對其進(jìn)行探傷檢驗(yàn)，并分析不合格原因，以便制定預(yù)防措施。本文通過化學(xué)成分分析、掃描電鏡、能譜分析等手段對7075鋁合金棒材探傷不合格的原因進(jìn)行分析，結(jié)果表明內(nèi)部粗大Al—Cr金屬化合物聚集導(dǎo)致金屬連續(xù)性被破壞是導(dǎo)致探傷不合格的主要原因，提出相應(yīng)預(yù)防措施。

7075鋁合金棒材；探傷；缺陷；措施

概述

7075鋁合金棒材中由于鋅、鎂元素含量的增加，使得其具有良好的機(jī)械性能，并且抗腐蝕性好，是一種商用最強(qiáng)力合金之一，在航空航天、精密模具、汽車制造業(yè)、高檔自行車等等領(lǐng)域均得到廣泛的應(yīng)用。對7075鋁合金棒材的無損檢驗(yàn)是判斷其質(zhì)量是否合格的技術(shù)手段之一，在工作中7075鋁合金棒材探傷缺陷一般呈現(xiàn)條狀和點(diǎn)狀的特點(diǎn)，且無規(guī)律可循，為探明出現(xiàn)質(zhì)量缺陷的原因，需要對其進(jìn)行剖傷試驗(yàn)，以確定缺陷的主要成分，以便因地制宜地采取預(yù)防措施。

1 實(shí)驗(yàn)過程

取某廠經(jīng)過超聲探傷檢驗(yàn)后不合格的7075鋁合金棒材樣品進(jìn)行剖傷試驗(yàn)，首先根據(jù)超聲探傷部位將棒材置于車床上用銑刀沿著表面慢慢加工，銑去表面一層，然后通過酸洗加堿洗的方式直到發(fā)現(xiàn)缺陷部位，清洗干燥后制備樣品，分別用于化學(xué)成分分析、顯微鏡觀察、掃描電鏡觀察以及能譜分析，為分析缺陷產(chǎn)生的原因提供基礎(chǔ)。

1.1 化學(xué)成分分析

對樣品進(jìn)行化學(xué)成分分析，采用化學(xué)分析法，測定7075鋁合金棒材的化學(xué)成分實(shí)測數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的對比如表1所示，從表1中可以看出7075鋁合金棒材的化學(xué)成分均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，因此排除此7075棒材基體的質(zhì)量問題。

1.2 顯微組織觀察實(shí)驗(yàn)

用高倍電子顯微鏡對缺陷處試樣進(jìn)行觀察，觀察圖片如圖1所示，從圖1中可以看出缺陷處存在形狀不規(guī)則、大小不一的塊狀物質(zhì)，這些塊狀物與周圍金屬之間的邊界非常清晰，同時(shí)具有金屬光澤，因此可初步判定其為金屬化合物；

圖1 缺陷處的顯微組織觀察圖

表1 化學(xué)成分實(shí)測與標(biāo)準(zhǔn)值的對比

圖1a中的塊狀物面積較大，而圖1b中的塊狀物數(shù)量較多，且塊狀物之間分離程度較高，呈現(xiàn)不規(guī)則分布的狀態(tài)。另外將試樣用肉眼觀察時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷處與周圍的基體相比較為凸出，這可能是因?yàn)樵诮?jīng)歷堿洗的過程中堿溶液同時(shí)侵蝕基體和缺陷處，但缺陷處由于不是純金屬而是化合物導(dǎo)致被侵蝕的速度慢于基體被侵蝕的速度。

1.3 掃描電鏡（SEM）測試

對缺陷試樣進(jìn)行掃描電鏡測試，結(jié)果出現(xiàn)未完全破碎的化合物與多處化合物，從結(jié)果可以看出塊狀物的分布不規(guī)則，部分顯示塊狀物的聚集程度較為明顯，并且棱角明顯，面積較大且具有金屬光澤，金屬化合物的特征較為明顯，與上一試驗(yàn)相呼應(yīng)，而在局部也出現(xiàn)破碎程度較高的碎片狀物體。

2 結(jié)果分析與討論

2.1 缺陷處化合物形成的原因

第一，為使7075鋁合金達(dá)到一定的力學(xué)要求和防腐蝕的目的，一般要添加Zn、Fe、Cr、Mn等元素，如果元素添加量過多或者工藝控制不好，使鑄造的溫度和金屬元素的含量達(dá)到化合物生成的條件，就會(huì)導(dǎo)致粗大化合物的不斷生成。

第二，在熔煉后凝固的過程中容易導(dǎo)致在合金基體局部的元素富集，另一方面鑄造的速度過慢，給粗大化合物的緩慢形成創(chuàng)造了環(huán)境條件。

第三，合金熔煉過程中加入的中間合金不易熔化，這些中間合金如果內(nèi)部存在粗大金屬化合物，一旦不完全熔化就會(huì)直接摻入到7075鋁合金中去。

第四，鑄造的溫度過低或熔煉時(shí)間過短，可能會(huì)導(dǎo)致中間合金不能完全熔化。

第五，漏斗表面不光滑、導(dǎo)熱不好、預(yù)熱不良等原因均能產(chǎn)生化合物。

2.2 7075鋁合金探傷不合格的預(yù)防措施

針對以上化合物產(chǎn)生的原因，可提出以下預(yù)防措施，僅供參考。

第一，在鑄造7075鋁合金時(shí)，要嚴(yán)格控制好各金屬元素的添加量，一方面，元素的含量必須要能夠達(dá)到7075鋁合金規(guī)定的下限含量要求，另一方面含量不能超過化合物生成初晶的界限。

第二，在熔煉過程中要進(jìn)行攪拌，并適當(dāng)加快攪拌的速度，使熔體能夠充分混合均勻，避免添加的物質(zhì)在局部聚集，在鑄造合金時(shí)要盡量提高鑄造速度。

第三，在熔煉工藝允許的范圍內(nèi)盡可能的提升熔煉溫度，延長熔煉時(shí)間，最大程度的保障所有添加物質(zhì)均可以完全熔化。

第四，漏斗是使用前要充分預(yù)熱，并且要求表面光滑且導(dǎo)熱性良好，避免產(chǎn)生化合物。

第五，在鑄造之前對熔體進(jìn)行充分的過濾，以除去熔體中的雜質(zhì)。

結(jié)語

通過使用高倍電子顯微鏡、掃描電鏡、能譜分析等手段對所取的探傷不合格的7075鋁合金棒材樣品進(jìn)行分析，結(jié)果表明產(chǎn)生質(zhì)量缺陷的原因是由于棒材內(nèi)部存在Al-Cr金屬化合物的聚集，并形成粗大化合物造成的局部質(zhì)量不良。可通過控制好元素添加量、提高熔體均勻度、提升熔煉溫度和熔煉時(shí)間、預(yù)熱漏斗及過濾等最大程度的控制缺陷的產(chǎn)生，有利于提高7075鋁合金棒材的質(zhì)量。

[1]蔡月華，項(xiàng)勝前，周春榮．提高鋁合金熔煉效率的研究[J]．熱加工工藝，2011．

[2]劉寶慶，陳磊，于江美．鋁合金熔煉熱工學(xué)分析及能耗效益對比[J]．節(jié)能，2006．

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