鑄造鎂合金溶劑夾渣X光無(wú)損探傷的表象淺探

鄧加賢

（貴州航天風(fēng)華精密設(shè)備有限公司質(zhì)量部,貴州貴陽(yáng) 550000）

1 引言

鎂合金具有密度小、比強(qiáng)度和比剛度高、極好的切削加工性能和屏蔽性能等優(yōu)點(diǎn)，在交通運(yùn)輸、航空航天和3C、汽車、電子等工業(yè)上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，是當(dāng)前實(shí)際應(yīng)用中最輕的工程結(jié)構(gòu)材料，被譽(yù)為“21世紀(jì)綠色工程材料”。但鎂合金在冶煉過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)各種原始缺陷，比如：夾渣、偏析、空洞、微裂紋等。尤其是夾渣缺陷對(duì)合金的斷裂韌性和疲勞性能有著較大影響，對(duì)材料的力學(xué)、耐腐蝕等性能有著極大的危害，阻礙了其應(yīng)用范圍的擴(kuò)展。

夾雜對(duì)合金的斷裂韌性和疲勞性能有著較大影響，因此對(duì)夾雜物尺寸及形態(tài)的控制是工業(yè)合金生產(chǎn)中較為關(guān)注的問(wèn)題之一。鎂及其合金在熔煉和澆注過(guò)程中表現(xiàn)出易于氧化的特性，使得鎂液中極易形成夾雜物，引起鑄件產(chǎn)生夾雜缺陷，顯著降低材料的性能，甚至造成鑄件報(bào)廢，使鎂合金的應(yīng)用受到很大的限制。

常用的去除鎂合金中夾雜物的方法可分為熔劑凈化與非熔劑凈化兩大類。熔劑凈化工藝因除雜效率高、成本低、操作方便而成為鎂合金生產(chǎn)中普遍采用的凈化工藝。但是，采用溶劑凈化工藝，會(huì)在鑄件成型過(guò)程中帶入溶劑夾渣。本文通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐中鑄造鎂合金鑄件中溶劑夾渣缺陷在目測(cè)和X 射線衍射底片上的表象、特征分析，不但給鎂合金鑄件溶劑夾渣缺陷的預(yù)防提供根據(jù)，而且能夠給鑄造通過(guò)適當(dāng)工藝去除溶劑夾渣提供思路。

2 鑄造鎂合金溶劑夾渣缺陷特征及分布

2.1 鎂合金溶劑夾渣缺陷特征

2.1.1 鑄件表面溶劑夾渣

大塊的溶劑夾渣在鑄件表面呈暗褐色，外形一般不太規(guī)則；小點(diǎn)狀的溶劑夾渣則不易發(fā)現(xiàn)，氧化處理前堿洗工序能溶解它，在鑄件表面上留下光滑的孔洞。

2.1.2 鑄件內(nèi)部溶劑夾渣

溶劑夾渣在X 光底片上一般呈白色圓形或雪花片狀或小點(diǎn)狀；在斷口上呈暗灰色；將溶劑夾渣清除后，呈現(xiàn)出表面光滑的孔洞。

2.2 鎂合金溶劑夾渣缺陷的分布

一般溶劑夾渣分布在鑄件澆注位置的下部、內(nèi)澆口附近或鑄件的轉(zhuǎn)角處。在鑄件內(nèi)的溶劑夾渣一般以小塊狀出現(xiàn)，有時(shí)還以小點(diǎn)狀分布在整個(gè)鑄件內(nèi)。

3 鑄造鎂合金溶劑夾渣缺陷的表象和產(chǎn)生的原因

3.1 溶劑夾渣缺陷的表象

3.1.1 溶劑夾渣缺陷目測(cè)的表象、特征

溶劑夾渣缺陷在鑄件的非加工表面上的表象和特征如圖1 所示。目視溶劑夾渣缺在鑄件非加工表面上，呈現(xiàn)黑褐色，遇水或者受潮后，鑄件表面會(huì)很快腐蝕，“長(zhǎng)毛”，時(shí)間長(zhǎng)了后會(huì)腐蝕成孔洞狀。

圖1 溶劑夾渣缺陷在鑄件的非加工表面上的表象

溶劑夾渣缺陷在鑄件的加工表面上的表象和特征如圖2所示。目視溶劑夾渣缺在鑄件加工表面上，呈現(xiàn)黑褐色或者灰白色。如果加工后溶劑夾渣全部露出，經(jīng)過(guò)化學(xué)氧化后，溶劑夾渣會(huì)被洗掉，加工面上露出小坑或孔洞。如果加工后溶劑夾渣露出小部分，化學(xué)氧化后，溶劑夾渣不會(huì)被全部洗掉，在遇水或者受潮后，鑄件表面會(huì)很快腐蝕長(zhǎng)大，呈現(xiàn)粉狀物，時(shí)間長(zhǎng)了后越長(zhǎng)越大。

圖2 溶劑夾渣缺陷在鑄件的加工表面上的表象

3.1.2 夾渣缺陷X光底片上的表象、特征

溶劑夾渣缺陷在X 光底片上的表象和特征如圖3所示。鑄件內(nèi)部的溶劑夾渣缺如果分布比較散，由于鑄件表面經(jīng)過(guò)噴砂處理，或者時(shí)間較短，肉眼不能夠看見(jiàn)溶劑夾渣缺，必須通過(guò)X 射線衍射無(wú)損探傷，在觀片燈下才能看見(jiàn)，呈現(xiàn)不規(guī)則的白色點(diǎn)狀物。溶劑夾渣缺在鑄件內(nèi)部很細(xì)小時(shí)，分布在鑄件表面時(shí)，如果暴露在空氣中的時(shí)間較短，還未腐蝕，這時(shí)肉眼也不易看到，必須通過(guò)X 射線衍射無(wú)損探傷，在觀片燈下才能看見(jiàn)，呈現(xiàn)密集細(xì)小的白色點(diǎn)狀物。

圖3 溶劑夾渣缺陷在X光底片上的表象

3.2 夾渣缺陷產(chǎn)生的原因

3.2.1 溶劑的使用問(wèn)題

（1）對(duì)不同的合金和工藝方法選用了相同成分的溶劑。（2）溶劑的成分不符合要求。（3）溶劑的配制、保管等不符合要求。（4）洗滌劑使用次數(shù)太多而變稠。

3.2.2 工藝操作問(wèn)題

（1）合金熔化量太少。（2）合金液澆注前靜置時(shí)間不夠。（3）坩堝或澆包出爐時(shí)不平穩(wěn)。（4）在一個(gè)坩堝內(nèi)連續(xù)舀取合金液時(shí)，中間間隔時(shí)間內(nèi)撒了溶劑。

4 鑄造鎂合金溶劑夾渣缺陷的防止

目前，鎂合金鑄件成型過(guò)程中，合金熔煉時(shí)常用的方法可分為熔劑精煉、凈化與非熔劑精煉、凈化兩大類。鎂合金精煉時(shí)采用熔劑凈化工藝，因除雜效率高、成本低、操作方便而成為鎂合金生產(chǎn)中普遍采用的凈化工藝，很多鎂合金鑄件生產(chǎn)廠家都還在采用。這種工藝由于采用了熔劑凈化，怎么在合金精煉、鑄件成型過(guò)程中避免溶劑的帶入，在熔煉工藝、鑄造工藝中采取方法去防止是很有必要的。

非熔劑凈化工藝不但能彌補(bǔ)熔劑凈化工藝的不足，而且對(duì)鎂合金凈化效果較好，從而得到了深入的研究。目前比較有進(jìn)展的方法有不銹鋼絲網(wǎng)過(guò)濾法、稀土凈化法、超聲波凈化法、電磁凈化法、真空凈化法和復(fù)合式凈化法。由于是新的工藝方法，在設(shè)備、人員等方面有大量的投入和研究。而且，在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，非熔劑凈化工藝只解決了合金熔煉時(shí)避免溶劑夾渣的帶入，但是鑄件澆注時(shí)，合金溶液的保護(hù)，避免其燃燒產(chǎn)生氧化夾渣也是要避免的。

5 結(jié)論

（1）通過(guò)對(duì)溶劑夾渣缺陷在鑄件的表象和特征的認(rèn)識(shí)，對(duì)溶劑夾渣缺陷在產(chǎn)生原因分析，在合金熔煉和鑄造工藝中采取相應(yīng)措施，能夠有效防止溶劑夾渣缺陷在鑄件中的產(chǎn)生。

（2）非熔劑凈化工藝能有效彌補(bǔ)熔劑凈化工藝的不足，而且對(duì)鎂合金凈化效果較好。但是這只在熔煉方面杜絕了溶劑夾渣的帶入，怎么在鑄件澆注過(guò)程中防止燃燒，帶入氧化或其它新的夾渣將是鎂合金鑄造新的研究方向。