7075鋁合金棒材探傷不合格的原因分析及預防措施

（東北輕合金有限責任公司，黑龍江 哈爾濱 150060）

7075鋁合金棒材探傷不合格的原因分析及預防措施

石洪宇 劉記偉

（東北輕合金有限責任公司，黑龍江 哈爾濱 150060）

在7075鋁合金棒材中如果存在缺陷會導致很嚴重的質量問題，因此必須在出廠前對其進行探傷檢驗，并分析不合格原因，以便制定預防措施。本文通過化學成分分析、掃描電鏡、能譜分析等手段對7075鋁合金棒材探傷不合格的原因進行分析，結果表明內部粗大Al—Cr金屬化合物聚集導致金屬連續性被破壞是導致探傷不合格的主要原因，提出相應預防措施。

7075鋁合金棒材；探傷；缺陷；措施

概述

7075鋁合金棒材中由于鋅、鎂元素含量的增加，使得其具有良好的機械性能，并且抗腐蝕性好，是一種商用最強力合金之一，在航空航天、精密模具、汽車制造業、高檔自行車等等領域均得到廣泛的應用。對7075鋁合金棒材的無損檢驗是判斷其質量是否合格的技術手段之一，在工作中7075鋁合金棒材探傷缺陷一般呈現條狀和點狀的特點，且無規律可循，為探明出現質量缺陷的原因，需要對其進行剖傷試驗，以確定缺陷的主要成分，以便因地制宜地采取預防措施。

1 實驗過程

取某廠經過超聲探傷檢驗后不合格的7075鋁合金棒材樣品進行剖傷試驗，首先根據超聲探傷部位將棒材置于車床上用銑刀沿著表面慢慢加工，銑去表面一層，然后通過酸洗加堿洗的方式直到發現缺陷部位，清洗干燥后制備樣品，分別用于化學成分分析、顯微鏡觀察、掃描電鏡觀察以及能譜分析，為分析缺陷產生的原因提供基礎。

1.1 化學成分分析

對樣品進行化學成分分析，采用化學分析法，測定7075鋁合金棒材的化學成分實測數據與標準數據的對比如表1所示，從表1中可以看出7075鋁合金棒材的化學成分均符合標準要求，因此排除此7075棒材基體的質量問題。

1.2 顯微組織觀察實驗

用高倍電子顯微鏡對缺陷處試樣進行觀察，觀察圖片如圖1所示，從圖1中可以看出缺陷處存在形狀不規則、大小不一的塊狀物質，這些塊狀物與周圍金屬之間的邊界非常清晰，同時具有金屬光澤，因此可初步判定其為金屬化合物；

圖1 缺陷處的顯微組織觀察圖

表1 化學成分實測與標準值的對比

圖1a中的塊狀物面積較大，而圖1b中的塊狀物數量較多，且塊狀物之間分離程度較高，呈現不規則分布的狀態。另外將試樣用肉眼觀察時發現缺陷處與周圍的基體相比較為凸出，這可能是因為在經歷堿洗的過程中堿溶液同時侵蝕基體和缺陷處，但缺陷處由于不是純金屬而是化合物導致被侵蝕的速度慢于基體被侵蝕的速度。

1.3 掃描電鏡（SEM）測試

對缺陷試樣進行掃描電鏡測試，結果出現未完全破碎的化合物與多處化合物，從結果可以看出塊狀物的分布不規則，部分顯示塊狀物的聚集程度較為明顯，并且棱角明顯，面積較大且具有金屬光澤，金屬化合物的特征較為明顯，與上一試驗相呼應，而在局部也出現破碎程度較高的碎片狀物體。

2 結果分析與討論

2.1 缺陷處化合物形成的原因

第一，為使7075鋁合金達到一定的力學要求和防腐蝕的目的，一般要添加Zn、Fe、Cr、Mn等元素，如果元素添加量過多或者工藝控制不好，使鑄造的溫度和金屬元素的含量達到化合物生成的條件，就會導致粗大化合物的不斷生成。

第二，在熔煉后凝固的過程中容易導致在合金基體局部的元素富集，另一方面鑄造的速度過慢，給粗大化合物的緩慢形成創造了環境條件。

第三，合金熔煉過程中加入的中間合金不易熔化，這些中間合金如果內部存在粗大金屬化合物，一旦不完全熔化就會直接摻入到7075鋁合金中去。

第四，鑄造的溫度過低或熔煉時間過短，可能會導致中間合金不能完全熔化。

第五，漏斗表面不光滑、導熱不好、預熱不良等原因均能產生化合物。

2.2 7075鋁合金探傷不合格的預防措施

針對以上化合物產生的原因，可提出以下預防措施，僅供參考。

第一，在鑄造7075鋁合金時，要嚴格控制好各金屬元素的添加量，一方面，元素的含量必須要能夠達到7075鋁合金規定的下限含量要求，另一方面含量不能超過化合物生成初晶的界限。

第二，在熔煉過程中要進行攪拌，并適當加快攪拌的速度，使熔體能夠充分混合均勻，避免添加的物質在局部聚集，在鑄造合金時要盡量提高鑄造速度。

第三，在熔煉工藝允許的范圍內盡可能的提升熔煉溫度，延長熔煉時間，最大程度的保障所有添加物質均可以完全熔化。

第四，漏斗是使用前要充分預熱，并且要求表面光滑且導熱性良好，避免產生化合物。

第五，在鑄造之前對熔體進行充分的過濾，以除去熔體中的雜質。

結語

通過使用高倍電子顯微鏡、掃描電鏡、能譜分析等手段對所取的探傷不合格的7075鋁合金棒材樣品進行分析，結果表明產生質量缺陷的原因是由于棒材內部存在Al-Cr金屬化合物的聚集，并形成粗大化合物造成的局部質量不良。可通過控制好元素添加量、提高熔體均勻度、提升熔煉溫度和熔煉時間、預熱漏斗及過濾等最大程度的控制缺陷的產生，有利于提高7075鋁合金棒材的質量。

[1]蔡月華，項勝前，周春榮．提高鋁合金熔煉效率的研究[J]．熱加工工藝，2011．

[2]劉寶慶，陳磊，于江美．鋁合金熔煉熱工學分析及能耗效益對比[J]．節能，2006．

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