于 帆，吴晓峰，齐　艳

（东北轻合金有限责任公司，黑龙江，哈尔滨  150060)

　　摘要：分析了7475铝合金扁锭裂纹、疏松倾向大的原因。从控制化学成分、调整铸造应力、提高熔体纯净度、加强晶粒细化等方面入手，防止7475铝合金扁锭铸造时发生裂纹、疏松缺陷。

　　关键词：熔铸；结晶；铸造应力；熔体净化

　　7475铝合金用来生产航空结构件，该结构件要求具有高强度、高韧性、抗疲劳、耐腐蚀等性能，其最终制品要求经过A级探伤检验和断口氧化膜检查。为了保证合金制品的性能和使用寿命，在熔铸阶段，除要求良好的铸造成形外，还应严格控制其主成分，降低杂质含量，保证金属的高纯洁度。为满足上述要求，特进行了熔铸工艺研究。

　　1　合金成分和熔铸工艺特点

　　1.1 合金成分及各元素作用

　　7475属于Al-Zn-Mg-Cu系合金，其化学成分见表1。Zn和Mg形成主要强化相η(MgZn₂)和（Al₂Zn₃Mg₃）相，这两个相在铝中随温度变化有较大的溶解度变化，因此热处理效果好。Al-Zn-Mg-Cu系合金的强度随着Zn、Mg含量的增加而提高，加入Cu、Mn、Cr可以改善合金的抗应力腐蚀性能，Mn和Cr还能提高合金的再结晶温度。

表1  7475合金化学成分(质量分数)　　　　　％

　　1.2  熔铸工艺特点

　　(1)裂纹倾向大：7475合金合金化程度高，结晶温度范围宽，在半连续铸造结晶过程中具有很大的热裂及冷裂倾向。

　　(2)易形成气体、夹渣缺陷：7475合金Zn含量高，熔体黏度大，由液态转变成固态时气体不易析出，在铸锭加工过程中经加热和变形后，气体易从晶界析出形成疏松或气泡。同时，因熔体黏度大，熔休表面容易结渣，在铸造过程中渣子不易从熔体分离出，造成铸锭夹渣缺陷。

　　2　试验过程

　　根据7475合金制品的性能指标要求，结合该合金的熔铸工艺特点，制定如下试验方案。

　　2.1　配料

　　使用本合金一级废料不超过30%，合金中所需的Cu、Mg、Zn以纯金属形式加入，Cr以Al-Cr中间合金形式加入。不允许使用复化料和添加剂。配料时控制w(Si)<0.08%，w(Fe)<0.10%。除原材料本身带入的Si、Fe之外不添加Fe。Cu、Mg、Zn、Cr含量按中限配入。

　　2.2　熔体

　　采用电炉自投固体料熔化方式。装炉前两次清炉，执行锻件用铸锭的熔铸工艺。熔炼温度700℃-750℃。完全熔化后，认真搅拌熔体后取样分析化学成分，取样温度在720℃以上，取样位置在两炉门之间熔体深度一半处。

　　炉前化学成分按w(Cu)1.5%～1.7%、w(Mg)2.1%～2.4%控制，Zn、Cr按中限控制，不加Fe。Al-Ti中间合金在溜槽冲入。铸造流线播种20kgAl-Ti-B丝。熔体从电炉出炉前用Ar气精炼10min。

　　2.3　铸造

　　导炉前对静置炉两次清炉，用长流管导炉，用干燥的2号溶剂块叠坝，满管流动，执行锻件用铸锭的铸造工艺。熔体导入静置炉后用Ar气精炼30min，静置30min。铸造过程中用除气装置进行在线除气，用双级陶瓷片进行在线双级过滤，并在线播种Al-5Ti-B丝细化晶粒。铸造工艺参数见表2。

表2　7475合金扁锭铸造工艺参数

　　3　试制结果

　　用上述试验方案制得的铸锭无裂纹缺陷。在该合金扁锭上任取一试片进行低倍、高倍组织、力学性能检查。

　　3.1　金相组织

　　（1）低倍组织：在低倍试片