Al-Zn-Mg-Cu高强合金DC铸锭中孔洞分布的研究

以DC铸造法制备的Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金扁锭为研究对象,基于阿基米德原理测量孔洞体积分数,考察了铸锭横截面上的孔洞分布,并给出了厚度方向及宽度方向上孔洞体积分数的变化规律。结果表明,铸锭横截面上,由表层至心部孔洞体积分数呈逐渐上升的趋势;厚度方向上,由表层至心部,1/2宽度处和1/4宽度处孔洞体积分数均呈总体上升趋势;宽度方向上,1/2厚度处,由表层至心部,孔洞体积分数先迅速上升,而后在某一区间内波动;1/4厚度处,由表层至心部,孔洞体积分数先缓慢上升,而后缓慢下降。铸锭内部孔洞体积分数大小与局部冷却速率密切相关,铸锭表层附近的冷却速率快,对应孔洞体积分数较低,而靠近铸锭心部冷却速率慢,因而孔洞体积分数较高。

DC铸造7475铝合金铸锭中合金元素的微观偏析

采用电子探针测定了DC铸造7475铝合金铸锭中枝晶干横断面合金元素的浓度分布,结合Scheil-Gulliver凝固模型计算了该合金DC铸造凝固过程中Zn、Mg、Cu和Cr元素在α-Al中的有效分配系数k_(e).结果表明:DC铸造7475铝合金铸锭枝晶边界处形成大量富含Al、Zn、Mg、Cu但不含Cr的非平衡凝固共晶产物,其原子比近似为26∶25∶32∶17,另外还存在少量主要含Al、Fe和Cu的结晶相,其原子比近似为76∶18∶3,其中还含有少量Cr。枝晶晶干中Zn、Mg和Cu原子浓度的平均值c分别为3.432、1.118和0.305,明显低于合金铸锭的实际成分,而枝晶晶干中Cr原子浓度的平均值c为0.201,与合金铸锭实际Cr成分浓度大致相当。DC铸造7475铝合金铸锭中,Zn、Mg、Cu和Cr均存在一定程度的成分偏析,它们在固化率f_(S)=0~0.95区间的有效分配系数k_(e)分别为0.724、0.641、0.498和1.564。

DC铸造铝合金铸锭中含Cr弥散相粒子的析出行为

利用透射电镜和电子探针观察、结合能谱及波谱测定分析并借助JmatPro7.0软件计算,对比研究了4种含0.25%Cr的DC铸造铝合金铸锭,及其分别经过470℃×24 h、250℃×168 h+470℃×24 h处理后,合金中含Cr弥散相粒子的析出位置、析出数量、尺寸和分布。结果表明:Al-0.25Cr二元合金中不能析出含Cr弥散相粒子,Al-1.52Mg-0.25Cr、Al-4.3Zn-1.54Mg-0.25Cr和Al-5.54Zn-1.96Mg-1.6Cu-0.25Cr三种合金中能析出Al_(18)Mg_(3)Cr_(2)弥散相粒子。DC铸造Al-1.52Mg-0.25Cr合金铸锭在250℃×168 h预处理过程中无合金相粒子析出,无法提供Al_(18)Mg_(3)Cr_(2)弥散相粒子非均质形核的界面,因而250℃预处理对该合金铸锭中Al_(18)Mg_(3)Cr_(2)弥散相粒子析出无明显促进作用。添加Zn及250℃×168 h预处理分别是促进Al-Mg-Cr合金中形成高密度Al_(18)Mg_(3)Cr_(2)弥散相粒子的内因和外因。DC铸造Al-4.3Zn-1.54Mg-0.25Cr和Al-5.54Zn-1.96Mg-1.6Cu-0.25Cr铸锭经250℃×168 h预处理过程中弥散析出大量MgZn_(2)或T相粒子,这些粒子界面为Al_(18)Mg_(3)Cr_(2)弥散相粒子析出提供了大量形核位置,提高了Al_(18)Mg_(3)Cr_(2)弥散相粒子的形核率,从而使Al_(18)Mg_(3)Cr_(2)弥散相粒子分布更加均匀、尺寸明显细化且数量明显增多。