半连续铸造铝合金铸锭疏松的形成机制及其影响因素

王 睿，左玉波，朱庆丰，李志猛，刘旭东

(1.东北大学 材料电磁过程研究教育部重点实验室，辽宁 沈阳 110819；2.东北大学 材料科学与工程学院，辽宁 沈阳 110819)

半连续铸造(direct-chill casting，DC)是生产变形铝合金铸锭的主要方法，采用该方法铸造的铝合金铸锭中存在的夹渣、疏松、气孔、偏析等缺陷会通过组织遗传效应影响后续变形产品的成形性和成品的综合性能[1-3]。

在诸多缺陷中，疏松是金属凝固过程中一种常见且很难避免的组织缺陷，其特征为在铸锭内部形成形状不规则的孔洞。这种缺陷既与熔体凝固方式以及凝固过程中的补缩程度有关，又与凝固前熔体中的气体含量有关。

疏松的存在会破坏凝固组织的连续性，因此，疏松的大小及分布特征直接影响DC铸造变形铝合金的成形性和成品的综合性能。在DC铸造过程中疏松会成为铸锭的热裂纹源进而促使铸锭开裂；疏松的存在也会使铸锭在后续变形过程中开裂。Eskin[4]研究DC铸造铝-铜合金时发现在铸锭内的集中疏松更容易扩展形成热裂纹。刘金胜等人的课题组发现5059铝合金扁锭心部的“V”字形集中疏松会诱发轧制过程中的“V”字形裂纹[5]。Nagaumi[6]发现均匀化退火后5052铝合金扁锭内疏松的尺寸增加。

疏松不仅影响变形铝合金制品的成形性，还会影响铝合金制品的最终性能。朱庆丰等人的前期研究发现，7075铝合金水平连铸铸锭下部的疏松会导致该处锭坯的拉伸强度和伸长率明显低于其他部分的[7]。Eskin研究DC铸造7050铝合金时发现在低温的环境下，疏松的存在会更容易导致材料在达到屈服点之前就发生断裂[8]。……