【正文】 、數(shù)量、尺寸和分布位置對力學(xué)性能的影響具有重要意義[10]。另外，通過顯微組織和斷口分析所得到的結(jié)果可以分析這些缺陷產(chǎn)生的原因，研究斷裂機(jī)理，比結(jié)合工藝過程分析缺陷產(chǎn)生的原因，從而對改進(jìn)工藝提出一定的有效措施，確定較好的生產(chǎn)工藝，以提高鋁合金鑄錠的性能。因此，希望對A356鋁合金的斷口缺陷有一個(gè)較為全面的研究。A356合金是一個(gè)典型的AlSiMg系三元合金，它是AlSi二元合金中添加鎂、形成強(qiáng)化相Mg2Si，通過熱處理來顯著提高合金的時(shí)效強(qiáng)化能力，改善合金的力學(xué)性能。其相圖如右圖11，在冷卻時(shí)，由液相先析出αAl鋁，隨著鋁的析出，液相成分變至二元共晶線，發(fā)生共晶反應(yīng)，反應(yīng)式為：L→ αAl＋Si (1)圖11 鋁硅鎂三元共晶圖由于A356的含Si量僅為7％，所以，液相成分在達(dá)到三元共晶點(diǎn)之前，液相消失，凝固完全。凝固后鋁固溶體含有Si和Mg元素，在繼續(xù)冷卻過程中析出Si和Mg2Si(如圖11)。冷卻速度較快時(shí)，次生相Si和Mg2Si彌散細(xì)小不易分辯，而表現(xiàn)出αAl和（αAl＋Si）共晶。一般來說，鑄造缺陷對構(gòu)件的抗拉強(qiáng)度影響較小，但較顯著影響構(gòu)件的伸長率[14]。這些缺陷對其性能和強(qiáng)度有很大的影響。由于以上因素的影響，A356鋁合金容易斷裂，從而影響其強(qiáng)度、塑韌性和力學(xué)性能。大顆粒夾雜：用肉眼觀察其存在形式、數(shù)量、大小和分布特點(diǎn)（存在區(qū)域）以及夾雜物本身的形貌和大小，并結(jié)合冶煉工藝分析其來源；檢測雜質(zhì)凈化效果和晶粒細(xì)化效果。對A356鋁合金顯微組織的觀察主要用金相顯微鏡進(jìn)行觀察。將取得的試樣通過切、車、銑、磨、拋等步驟制成金相試樣，通過不同的放大倍率觀察索取試樣的顯微形貌，并獲得各個(gè)形貌的照片。1）結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)需求，對A356鋁合金進(jìn)行金相及掃描電鏡試驗(yàn)，對分布在初生αAl基體上的共晶硅相、雜質(zhì)相及氣孔等進(jìn)行觀察，分析其分布特征、形貌及影響。3）將所觀察的斷口形貌進(jìn)行分類。 生產(chǎn)工藝聯(lián)信公司用的是魏橋鋁廠提供的電解鋁液，通過連鑄生產(chǎn)A356鋁合金鑄錠。兩條國內(nèi)最大連鑄生產(chǎn)線，單塊鋁錠規(guī)格：長：740mm；寬：105（95）mm；高：55mm；重量：。每跺塊數(shù)：93塊。2． 加料A356合金是一個(gè)典型的AlSiMg系三元合金，主要成分是：%%，Mg20%%，Cu≦%，Zn≦%，Mn≦%，Ti≦%，其他元素每種≦%，其余是鋁。根據(jù)不同工藝設(shè)定熔煉溫度和所要加的成及其用量計(jì)算加料量，如加硅、加鎂、加鈦、廢鋁錠等。攪拌時(shí)間在1520min，根據(jù)不同工藝攪拌溫度在690℃740℃；爐內(nèi)精煉是通過噴吹以氮?dú)庾鳛檩d體將精煉劑和清渣劑加入爐內(nèi)的，%，噴吹時(shí)間為5min10min。精煉后取樣分析，根據(jù)能譜儀結(jié)果判斷各個(gè)元素含量是否合格，補(bǔ)加硅鎂等礦石。該廠運(yùn)用人工扒渣，扒渣時(shí)間在15min30min，時(shí)間可長達(dá)40min，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。待成分和溫度符合放料條件時(shí)，打開和料爐爐門開始放料。 單線除氣使用ALPUR55旋轉(zhuǎn)除氣裝置進(jìn)行在線除氣(圖21)。ALPUR凈化工藝是基于吸附凈化原理，通過轉(zhuǎn)子吹出精煉氣體，借助旋轉(zhuǎn)噴嘴產(chǎn)生均勻分布的微小氣泡，并與反應(yīng)室內(nèi)的熔體充分接觸反應(yīng)使熔體凈化。圖21 ALPUR凈化鋁熔體示意圖 過濾除渣主要是靠過濾介質(zhì)的阻擋作用、摩擦力或流體的壓力使雜質(zhì)沉降或堵滯，從而凈化熔體。過濾板為雙層30/50ppi復(fù)合泡沫陶瓷過濾板，上層過濾板的孔隙度為30ppi，底層過濾板的孔隙度為50ppi。圖22為泡沫陶瓷過濾裝置工作示意圖。鋁錠經(jīng)過切定尺之后被切斷。；、。 實(shí)驗(yàn)過程對于顯微組織及斷口分析實(shí)驗(yàn)，主要工具是顯微鏡觀察。. 1 試樣的選取取樣時(shí)要注意取樣階段和參數(shù)，對各個(gè)試樣的詳細(xì)信息做記錄。表格如下。為保證所取鋁液有代表性應(yīng)該在爐膛中心取樣，先用樣勺扒開浮渣，然后將樣勺深入液面100mm以下，防止帶入渣子。在取K模時(shí)，一對模具要用一勺鋁水同時(shí)澆鑄完全，凡是其中一個(gè)不合格的要同時(shí)澆鑄一對。取樣時(shí)要逆著鋁液流盛取。 金相試樣的制取用金相分析的方法來觀察檢驗(yàn)金屬內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)是工業(yè)生產(chǎn)中的一種重要手段，例如對原材料的冶金質(zhì)量情況如偏析、非金屬夾雜物分布類型與級別檢查；對鑄造材料的鑄造疏松、氣孔、夾渣組織均勻性檢查；對鍛造件的表面脫碳、過熱、過燒、裂紋、變形等情況檢查。金相試樣的制備包括：切樣、銑樣、磨樣、拋光和浸蝕。在對斷面和樣餅進(jìn)行磨制前應(yīng)該先銑所要觀察的那一面，以使蓋面平整，便于磨制。試樣是用機(jī)械進(jìn)行磨制的，每次可同時(shí)磨六個(gè)試樣。磨樣過程分三步：粗磨、中磨和細(xì)磨。磨樣過程中連續(xù)供水噴在磨樣處。表2：磨樣參數(shù)磨樣方式 轉(zhuǎn)速（rpm） 時(shí)間(s) 壓力（N） 水砂紙型號 冷卻水流量粗磨 150 90 30 80 大中磨 150 150 40 220 中細(xì)磨 150 180 50 1200 小拋光：試樣磨完后要進(jìn)行機(jī)械拋光，拋光的目的是去除磨光時(shí)留下的磨痕，提高試樣表面的光反射性，改善組織分辨率，要求將金相試樣拋成鏡面。每次拋完要將拋光布上的殘余洗凈。表3：拋光參數(shù)拋樣方式 轉(zhuǎn)速（rpm） 時(shí)間(s)） 壓力（N） 拋光液型號（um） 劑量/級別粗拋 150 330 60 9 0/9中拋 150 270 60 3 0/0細(xì)拋 150 240 60 0/0浸蝕：所有的金相試樣都必須浸蝕，顯微組織可以很清晰顯示，便于觀察。浸蝕后用清水沖洗，然后用酒精擦拭，最后用電吹風(fēng)吹干。顯微鏡直接與電腦相連，所觀察的圖像可以直接被拍成照片傳到電腦上。圖25金相顯微鏡 觀察方法實(shí)驗(yàn)觀察的內(nèi)容主要有：顯微組織的觀察主要是顯微組織類型、形態(tài)和大小。1）αAl基體和共晶Si相的觀察：對視野中所呈現(xiàn)形態(tài)要首先認(rèn)識組織的種類、顏色和數(shù)量等特征。金相圖中的晶粒尺寸大小、相的分布、各相相對含量、相的特征以及化學(xué)成分等都可以通過ImagePro Plus的計(jì)算機(jī)數(shù)字化處理來完成。二次枝晶間距的測量方法為截線法[20]。只取與一次枝晶相連且二次枝晶臂完整的枝晶進(jìn)行測量。近似計(jì)算DCS如下： DCS= L / n (2)式中，L為圖像中任意截線的長度，n為截線所截胞界的總數(shù)或截線與共晶區(qū)域交點(diǎn)的總數(shù)。將一對K模標(biāo)記上110，然后弄斷。將數(shù)出的黑點(diǎn)數(shù)除以10得到K值，根據(jù)K值判斷鋁液是否合格。2）金相觀察：對于顯微缺陷的觀察只能借助于顯微鏡，要不斷移動(dòng)物鏡盡量觀察斷面所有的地方，用不同放大倍數(shù)的物鏡觀察，觀察不同放大倍率下缺陷所呈現(xiàn)的形態(tài)。K模試樣主要是用肉眼觀察夾渣數(shù)；金相試樣主要觀察鋁基體和共晶硅的形態(tài)以及斷口缺陷形貌。圖