关于举办《第二届中国铝深加工轻量化技术、装备、应用高层论坛》的通知
铝合金熔铸是生产高性能铝材料的关键环节，其质量直接影响产品的性能和使用寿命。然而，在实际生产中，由于工艺控制不当、原料质量不足或设备问题，熔铸过程中可能会出现一系列缺陷。以下从常见缺陷类型及其成因入手，探讨解决方案，以期提高铝合金熔铸质量。
1. 常见质量缺陷与成因
1.1 气孔和缩孔
气孔是熔铸中常见缺陷，主要由熔体含气量过高或凝固过程中气体无法逸出所致；缩孔则与金属凝固收缩及补缩能力不足有关。
- 成因分析：
- 熔体未进行充分的除气处理；
- 铸型设计不合理，未能有效引导气体排出；
- 浇注温度过高或冷却速度过快导致局部补缩不足。
1.2 夹杂物
夹杂物包括氧化物、熔渣等固体颗粒，主要因熔炼时未能完全去除杂质或原材料本身纯度不足。
- 成因分析：
- 熔炼过程中未采取有效的净化措施；
- 设备陈旧导致内壁剥落混入熔体；
- 浇注系统设计不当，易夹带杂质。
1.3 偏析
偏析是由于铸件内合金成分分布不均，导致材料性能不一致，影响后续加工。
- 成因分析：
- 冷却速率不均匀；
- 合金成分熔点差异较大，导致凝固过程中溶质富集；
- 熔体流动性不良，导致部分区域物质堆积。
1.4 裂纹
裂纹可能出现在铸造或冷却过程中，是铸件的致命缺陷之一。
- 成因分析：
- 冷却速度过快导致热应力过大；
- 合金塑性差，无法适应冷却时的体积变化；
- 铸件结构设计不合理，存在应力集中点。
2. 解决方案
2.1 气孔和缩孔的防控措施
- 除气处理：采用旋转喷射或真空除气技术，降低熔体中的气体含量；
- 优化铸型设计：合理设置排气道，保证气体的顺利逸出；
- 控温：严格控制浇注温度和冷却速度，确保良好的补缩效果。
2.2 夹杂物的净化
- 原料纯度控制：选用高纯铝锭和经过精炼的合金；
- 熔炼净化：使用精炼剂并结合机械搅拌或超声波技术去除熔体中的夹杂物；
- 流槽过滤：在浇注系统中设置陶瓷过滤器，拦截残余夹杂物。
2.3 防止偏析
- 优化冷却速率：采用均匀冷却技术，避免局部热积聚；
- 微合金化处理：通过加入适量稀土元素调节熔体凝固行为，降低偏析倾向；
- 改善流动性：优化熔体的搅拌工艺和流动通道设计，确保熔体均匀分布。
2.4 裂纹的解决方案
- 缓慢冷却：适当降低冷却速度以减少热应力；
- 热处理工艺：进行均匀化退火，改善内部组织应力；
- 设计优化：在铸件结构设计中尽量避免尖角或薄壁区域，以减少应力集中。
3. 新兴技术的应用
3.1 铝-钛-硼细化技术
在熔体中添加铝-钛-硼细化剂，通过TiAl₃和TiB₂颗粒细化晶粒结构，可显著改善铸锭质量。研究表明，线状铝-钛-硼细化剂在线使用效果优于块状形式，能显著提高晶粒均匀性和力学性能 。
3.2 在线检测与智能控制
现代铝熔铸设备逐步引入智能化手段，通过实时监测熔体温度、成分和气体含量，实现精确控制，减少人为误差。
4. 结语
铝合金熔铸质量的提升不仅依赖于先进设备和技术的引入，更需要从材料选择、工艺设计到操作管理全方位的优化。通过综合应用除气、净化、细化及智能化技术，不仅可以有效控制熔铸缺陷，还能提升铝合金材料的整体性能和市场竞争力 。
