鋁合金壓鑄件中氣孔缺陷及壓鑄技術(shù)新發(fā)展

摘要：壓鑄鋁合金有良好的使用性能和工藝性能，因此鋁合金的壓鑄發(fā)展迅速，在各個(gè)工業(yè)部門中得到廣泛的應(yīng)用，用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他有色合金，在壓鑄生產(chǎn)中占有極其重要的地位。鋁合金壓鑄生產(chǎn)的工件常因氣孔存在而導(dǎo)致報(bào)廢。產(chǎn)生氣孔的原因很多，在解決這一產(chǎn)品質(zhì)量問題時(shí)常常無從下手，如何快速、正確地采取措施減少因氣孔而造成的度品率，這是各鋁合金壓鑄廠所關(guān)注的問題。

關(guān)鍵詞：壓鑄鋁合金；性能；氣孔缺陷；精煉處理

1、壓鑄鋁合金的性能及分類

長期以來,在我國由于壓鑄件本身中總是存在氣孔的缺陷,所以它們經(jīng)常地只是局限于一些裝飾零件,受載荷不大的零件制造,故壓鑄鋁合金的牌號發(fā)展一直停留在幾個(gè)型號上。但是,隨著生產(chǎn)的發(fā)展,壓鑄技術(shù)的掌握,人們在擴(kuò)大壓鑄件的應(yīng)用范圍方面提出了更多的要求,如在自行車減輕自重的結(jié)構(gòu)改進(jìn)中,很重要的措施之一就是用鋁合金代替鋼材制作自行車的零件。

壓鑄鋁合金除了應(yīng)滿足所制零件的工作性能要求外,為了能順利地進(jìn)行壓力鑄造,它還應(yīng)具有如下的性能:

（1）在過熱度不高,甚至處于固、液相線溫度范圍內(nèi)時(shí),它應(yīng)有較好的塑性體流變性能,即在壓力作用下,貌似粘稠的鋁合金液仍具有優(yōu)良的流動性,便于填充復(fù)雜的型腔,保證良好的壓鑄件表面質(zhì)量,減少鑄件內(nèi)的收縮孔洞。同時(shí)改善壓鑄型的工作狀況,提高其工作壽命；

（2）線收縮率小,并且有一定的高溫強(qiáng)度,以免鑄件產(chǎn)生裂紋和變形,提高鑄件尺寸精度；

（3）結(jié)晶溫度范圍小，可以減少鑄件中收縮孔洞產(chǎn)生的可能性；

（4）具有一定的高溫固態(tài)強(qiáng)度，防止模具開模時(shí)推出鑄件產(chǎn)生變形或破裂；

（5）在常溫下應(yīng)具有一定的強(qiáng)度，以盡可能提高壓鑄件的機(jī)械強(qiáng)度和表面硬度；

（6）與壓鑄型不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),親和力小,防止粘型和鑄件、鑄型相互合金化；

（7）在高溫熔融狀態(tài)下不易吸氣、氧化,以便能滿足壓鑄時(shí)需長期保溫的要求。

    壓鑄鋁合金有良好的使用性能和工藝性能，因此鋁合金的壓鑄發(fā)展迅速，在各個(gè)工業(yè)部門中得到廣泛的應(yīng)用，用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他有色合金，在壓鑄生產(chǎn)中占有極其重要的地位。按所含基本元素可將鑄造鋁合金分為Al-Si合金、Al-Cu合金、Al-Mg合金、Al-Zn合金。

1.1 Al-Si合金

    由于共晶Al-Si合金具有結(jié)晶溫度間隔小、合金中硅相有很大的凝固潛熱和較大的比熱容、其線收縮系數(shù)也比較小的特點(diǎn)，因此其鑄造性能一般要比其他鋁合金的好，其充型性能也好，熱裂、縮松傾向比較小。Al-Si共晶體中所含的脆性相(硅相)數(shù)量最少，質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅為lO％左右，因而其塑性比其他鋁合金好，組織中僅存的脆性相還可通過變質(zhì)處理降低其脆性。實(shí)驗(yàn)表明Al-Si共晶體在其凝固點(diǎn)附近溫度仍保持良好的塑性，這是其他鋁合金所沒有的。

鑄造合金組織中常要有相當(dāng)數(shù)量的共晶體，以保證其良好的鑄造性能；共晶體數(shù)量的增加又會使合金變脆而降低力學(xué)性能，兩者之間存在一定的矛盾。但是由于Al-Si共晶體有良好的塑性，能較好地兼顧力學(xué)性能和鑄造性能兩方面的要求，所以Al-Si合金是目前應(yīng)用最為廣泛的壓鑄鋁合金。

我國壓鑄鋁合金品種中，絕大多數(shù)以Al-Si合金為主，這類合金存在強(qiáng)度較低、切削性能不夠好、螺紋加工困難等現(xiàn)象，所以近年來我國正在開發(fā)高強(qiáng)度合金。

1.2Al-Zn合金

Al-Zn合金合金壓鑄件經(jīng)自然時(shí)效后，可獲得較高的力學(xué)性能。當(dāng)其鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于10％時(shí)，強(qiáng)度顯著提高。此合金的缺點(diǎn)是耐腐蝕性差，有應(yīng)力腐蝕的傾向，壓鑄時(shí)易熱裂。常用的Y40l合金流動性好，易充滿型腔，缺點(diǎn)是形成氣孔的傾向性大，硅、鐵含量較少時(shí)，易熱裂。

1.3Al-Mg合金

Al-Mg合金的性能特點(diǎn)是：室溫力學(xué)性能好；抗蝕性強(qiáng)；鑄造性能比較差；力學(xué)性能的波動和壁厚效應(yīng)都比較大；長期使用時(shí)，有因時(shí)效作用而使合金的塑性下降，甚至壓鑄件出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象；壓鑄件產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋的傾向也較大等。Al—Mg合金的缺點(diǎn)部分抵消了它的優(yōu)點(diǎn)，使其在應(yīng)用方面受到一定的影響。

1.4特殊性能的壓鑄鋁合金

國內(nèi)外研制的特殊性能的壓鑄鋁合金有：

裝飾型Al—Mn合金：適用于陽極氧化處理和著色處理，伸長率高，還具有相當(dāng)?shù)哪臀g性。但其強(qiáng)度不高，收縮率大，易粘模。

熱處理型Al一Si—Cu合金：可進(jìn)行淬火后不完全人工時(shí)效和淬火后完全人工時(shí)效至最大硬度。

此外還有表面處理和熱處理復(fù)合型的Al一Mn—zn合金、耐磨型過共晶Al—Si合金和防爆防振型Al—zn合金等。另外還有壓鑄鋁合金復(fù)合材料，目前尚未普遍生產(chǎn)與應(yīng)用。