1. Makroskopiese faktore wat bydra tot kraakvorming
1.1 Tydens semi-kontinue gieting word verkoelingswater direk op die oppervlak van die staaf gespuit, wat 'n steil temperatuurgradiënt binne die staaf skep. Dit lei tot ongelyke sametrekking tussen verskillende streke, wat wedersydse beperking veroorsaak en termiese spanning genereer. Onder sekere spanningsvelde kan hierdie spannings lei tot staafkrake.
1.2 In industriële produksie vind krake in die staaf dikwels tydens die aanvanklike gietfase plaas of ontstaan as mikroskeure wat later tydens afkoeling versprei en moontlik deur die hele staaf versprei. Benewens krake, kan ander defekte soos koue sluitings, kromtrekking en hang ook tydens die aanvanklike gietfase voorkom, wat dit 'n kritieke fase in die hele gietproses maak.
1.3 Die vatbaarheid van direkte koue gietwerk vir warm krake word beduidend beïnvloed deur chemiese samestelling, toevoegings van die hooflegering en die hoeveelheid graanraffineerders wat gebruik word.
1.4 Die warmkraakgevoeligheid van legerings is hoofsaaklik te wyte aan interne spannings wat die vorming van holtes en krake veroorsaak. Hul vorming en verspreiding word bepaal deur legeringselemente, smeltmetallurgiese kwaliteit en semi-kontinue gietparameters. Spesifiek is groot blokke van 7xxx-reeks aluminiumlegerings veral geneig tot warmkraak as gevolg van veelvuldige legeringselemente, wye stollingsreekse, hoë gietspannings, oksidasiesegregasie van legeringselemente, relatief swak metallurgiese kwaliteit en lae vormbaarheid by kamertemperatuur.
1.5 Studies het getoon dat elektromagnetiese velde en legeringselemente (insluitend graanraffinaderye, belangrike legeringselemente en spoorelemente) die mikrostruktuur en warmkraakgevoeligheid van semi-kontinu gegote 7xxx-reeks legerings aansienlik beïnvloed.
1.6 Daarbenewens, as gevolg van die komplekse samestelling van die 7050 aluminiumlegering en die teenwoordigheid van maklik geoksideerde elemente, is die smelt geneig om meer waterstof te absorbeer. Dit, gekombineer met oksied-insluitsels, lei tot die saambestaan van gas en insluitsels, wat lei tot 'n hoë waterstofinhoud in die smelt. Waterstofinhoud het 'n sleutelfaktor geword wat inspeksieresultate, breukgedrag en moegheidsprestasie van verwerkte staafmateriale beïnvloed. Daarom, gebaseer op die meganisme van waterstofteenwoordigheid in die smelt, is dit nodig om adsorpsiemedia en filtrasie-raffineringstoerusting te gebruik om waterstof en ander insluitsels uit die smelt te verwyder om 'n hoogs gesuiwerde legeringssmelt te verkry.
2. Mikroskopiese oorsake van kraakvorming
2.1 Warm krake in die staaf word hoofsaaklik bepaal deur die tempo van stollingskrimping, die voedingstempo en die kritieke grootte van die papsone. Indien die grootte van die papsone 'n kritieke drempel oorskry, sal warm krake voorkom.
2.2 Oor die algemeen kan die stollingsproses van legerings in verskeie stadiums verdeel word: grootmaatvoeding, interdendritiese voeding, dendrietskeiding en dendrietbrugging.
2.3 Gedurende die dendrietskeidingsfase word dendrietarms digter gepak en vloeistofvloei word beperk deur oppervlakspanning. Die deurlaatbaarheid van die sagte sone word verminder, en voldoende stollingskrimping en termiese spanning kan lei tot mikroporositeit of selfs warm krake.
2.4 In die dendrietbrugstadium bly slegs 'n klein hoeveelheid vloeistof by drievoudige verbindings oor. Op hierdie punt het die semi-vaste materiaal aansienlike sterkte en plastisiteit, en vastetoestandkruip is die enigste meganisme om te kompenseer vir stollingskrimping en termiese spanning. Hierdie twee stadiums is die mees geneig om krimpruimtes of warm krake te vorm.
3. Voorbereiding van hoëgehalte-plaatblokke gebaseer op kraakvormingsmeganismes
3.1 Grootgrootte plaatblokke toon dikwels oppervlakkige krake, interne porositeit en insluitsels, wat die meganiese gedrag tydens legeringsstolling ernstig beïnvloed.
3.2 Die meganiese eienskappe van die legering tydens stolling hang grootliks af van interne strukturele kenmerke, insluitend korrelgrootte, waterstofinhoud en insluitingsvlakke.
3.3 Vir aluminiumlegerings met dendritiese strukture beïnvloed die sekondêre dendrietarmspasiëring (SDAS) beide meganiese eienskappe en die stollingsproses aansienlik. Fyner SDAS lei tot vroeër porositeitsvorming en hoër porositeitsfraksies, wat die kritieke spanning vir warm krake verminder.
3.4 Defekte soos interdendritiese krimpholtes en insluitsels verswak die taaiheid van die soliede skelet ernstig en verminder die kritieke spanning wat benodig word vir warm krake aansienlik.
3.5 Korrelmorfologie is nog 'n kritieke mikrostrukturele faktor wat warmkraakgedrag beïnvloed. Wanneer korrels oorgaan van kolomvormige dendriete na bolvormige gelykas-korrels, vertoon die legering 'n laer styfheidstemperatuur en verbeterde interdendritiese vloeistofdeurlaatbaarheid, wat poriegroei onderdruk. Daarbenewens kan fyner korrels groter vervorming en vervormingstempo's akkommodeer en meer komplekse kraakvoortplantingspaaie aanbied, wat die algehele warmkraakneiging verminder.
3.6 In praktiese produksie kan die optimalisering van smelthantering en giettegnieke – soos die streng beheer van insluiting en waterstofinhoud, sowel as korrelstruktuur – die interne weerstand van plaatblokke teen warm krake verbeter. Gekombineer met geoptimaliseerde gereedskapontwerp en verwerkingsmetodes, kan hierdie maatreëls lei tot die produksie van hoë-opbrengs, grootskaalse, hoë-gehalte plaatblokke.
4. Graanverfyning van staaf
7050 aluminiumlegering gebruik hoofsaaklik twee tipes graanraffinaderye: Al-5Ti-1B en Al-3Ti-0.15C. Vergelykende studies oor die inlyn toepassing van hierdie raffinaderye toon:
4.1 Stawe wat met Al-5Ti-1B verfyn is, toon aansienlik kleiner korrelgroottes en 'n meer eenvormige oorgang van die staafrand na die middelpunt. Die grofkorrelige laag is dunner, en die algehele korrelverfyningseffek is sterker oor die staaf.
4.2 Wanneer grondstowwe wat voorheen met Al-3Ti-0.15C verfyn is, gebruik word, word die korrelverfyningseffek van Al-5Ti-1B verminder. Verder verbeter die verhoging van die Al-Ti-B-byvoeging bo 'n sekere punt nie die korrelverfyning proporsioneel nie. Daarom moet Al-Ti-B-byvoegings beperk word tot nie meer as 2 kg/t nie.
4.3 Stawe wat met Al-3Ti-0.15C verfyn is, bestaan hoofsaaklik uit fyn, bolvormige gelykas-korrels. Die korrelgrootte is relatief uniform oor die breedte van die plaat. 'n Byvoeging van 3–4 kg/t Al-3Ti-0.15C is effektief om die produkgehalte te stabiliseer.
4.4 Dit is opmerklik dat wanneer Al-5Ti-1B in 'n 7050-legering gebruik word, TiB₂-deeltjies geneig is om onder vinnige afkoeltoestande na die oksiedfilm op die staafoppervlak te segregeer, wat trosse vorm wat tot slakvorming lei. Tydens die stolling van die staaf krimp hierdie trosse na binne om groefagtige voue te vorm, wat die oppervlakspanning van die smelt verander. Dit verhoog die smeltviskositeit en verminder vloeibaarheid, wat weer kraakvorming aan die basis van die vorm en die hoeke van die breë en smal vlakke van die staaf bevorder. Dit verhoog die kraakneiging aansienlik en beïnvloed die staafopbrengs negatief.
4.5 In die lig van die vormingsgedrag van die 7050-legering, die korrelstruktuur van soortgelyke plaaslike en internasionale blokke, en die kwaliteit van die finale verwerkte produkte, word Al-3Ti-0.15C verkies as die inlyn-korrelraffineerder vir die giet van 7050-legering—tensy spesifieke toestande anders vereis.
5. Korrelverfyningsgedrag van Al-3Ti-0.15C
5.1 Wanneer die graanraffineerder by 720 °C bygevoeg word, bestaan die korrels hoofsaaklik uit gelykas-strukture met 'n paar substrukture en is die fynste in grootte.
5.2 Indien die smelt te lank gehou word nadat die raffineerder bygevoeg is (bv. langer as 10 minute), oorheers growwe dendritiese groei, wat lei tot growwer korrels.
5.3 Wanneer die bygevoegde hoeveelheid graanraffineerder 0.010% tot 0.015% is, word fyn gelykas-korrels verkry.
5.4 Gebaseer op die industriële proses van 7050-legering, is die optimale korrelverfyningstoestande: byvoegtemperatuur rondom 720 °C, tyd vanaf byvoeging tot finale stolling beheer binne 20 minute, en raffineerderhoeveelheid van ongeveer 0,01–0,015% (3–4 kg/t Al-3Ti-0,15C).
5.5 Ten spyte van variasies in staafgrootte, is die totale tyd vanaf die byvoeging van die graanraffineerder na smeltuitgang, deur die inlynstelsel, trog en vorm, tot finale stolling tipies 15–20 minute.
5.6 In industriële omgewings verbeter die verhoging van die hoeveelheid graanraffineerder bo 'n Ti-inhoud van 0.01% nie die graanverfyning noemenswaardig nie. In plaas daarvan lei oormatige byvoeging tot Ti- en C-verryking, wat die waarskynlikheid van materiaaldefekte verhoog.
5.7 Toetse op verskillende punte—ontgasinlaat, ontgasuitlaat en giettrog—toon minimale verskille in korrelgrootte. Die byvoeging van die raffineerder direk by die giettrog sonder filtrasie verhoog egter die risiko van defekte tydens ultrasoniese inspeksie van verwerkte materiale.
5.8 Om eenvormige graanverfyning te verseker en die ophoping van raffineerder te voorkom, moet die graanraffineerder by die inlaat van die ontgassingsstelsel bygevoeg word.
Plasingstyd: 16 Julie 2025
