内容摘要:当前以美、日、德等铝加工发达国家为代表,引导世界铝加工向着高精尖方向发展,产品品种不断增加，产品质量更加精益求精,产品附加值更高，更加节能环保" 。
当前以美、日、德等铝加工发达国家为代表,引导世界铝加工向着高精尖方向发展,产品品种不断增加，产品质量更加精益求精,产品附加值更高，更加节能环保" 。国内的铝工业发展起步较晚，工艺技术水平和整体装备水平与欢美发达国家相比还存在比较明显的差距，因此一些高技术含量的产品还需大量进口，我国一直大量进口精密铝板带材，2007年仍进口高达49.7万t。为进一步提高国内企业的产品质量，需要加大企业的技术改进力度，获得高性能的铝合金加工产品。而熔铸是铝加工的第一道工序,为轧制、锻造、挤压等生产提供合格的锭坯。铸锭质量的高低直接与铝合金产品的加工成材率和使用性能密切相关,所以不断优化与完善生产工艺,提高铸锭质量成为关键。
1铝合金铸锭的常见缺陷及其对产品质量的影响
由于国内铝加工企业的装备水平参差不齐，在铝合金铸锭中经常出现成分偏析等情况,特别是在高合金含量的条件下。由于化学成分的不均匀性,铸锭在凝固过程中的结晶特性不均匀性增加，使铸锭内部产
生明显的铸造应力，容易造成铸锭的热裂”。同时铸锭性能不均匀也会促使变形过程产生过大的内应力和裂纹等;晶内偏析是由于凝固过程中的非平衡结晶造成的，因合金的不同而偏析程度不同。晶内偏析使铸锭组织不均匀，不仅对铸锭性能有不良影响,也增加了铸锭产生热裂纹的倾向，同时对后续热处理工艺和产品的最终性能也会产生不利的影响。
晶粒粗大是铝合金铸锭过程中经常出现的缺陷。造成晶粒粗大的原因主要是熔体中的结晶核心少，以及铸造工艺制度不合理。粗晶间常存在气体和非金属夹渣物，构成组织缺陷。羽毛状晶也是一种粗晶组织，其晶粒尺寸是正常晶粒的几十倍.有明显的方向性。由于粗晶组织的存在，晶界上的夹杂物较多，原子排列更加不规则，承受外力的能力减弱,增大了铸锭的裂纹倾向，降低了加工工艺塑性和组织的均匀性。
铸锭中的疏松缺陷包括收缩疏松和气体疏松两类二者的组织特征基本相同,宏观上表现为黑色针孔微观特征为有棱角形黑色孔洞，断口特征为组织不致密、粗糙，疏松严重时断口上有白亮点。收缩疏松产生原因是铸造时补缩不足，气体疏松产生原因是熔体中气体含量、主要是氢气含量过高所致。疏松的存在
会在很大程度上降低铸锭的强度、塑性同时也降低铸锭的加工性能特别是在轧制和锻造过程中可使金属表面侧边横截面等产生裂纹严重时使加工材成批报废。
夹杂以及金属间化合物。非金属夹杂主要来自于熔剂炉渣炉衬以及氧化夹渣等”，这 些大颗粒夹杂物的存在破坏了金属的连续性。严重影响金属制品的物理性能和力学性能它的存在是铸锭过程,以及后续变形过程的裂纹源。危害极大:粗大金属化合物的形成原因主要为化学成分选择不当和铸造工艺控制不当，添加元素达到了生成初晶化合物的成分范围浇注温度高冷却速度慢等为初晶化合物的形成提供了充足的生长时间元素的局部富集导致熔体的成分不均匀，这些均为初晶化合物的形成创造了条件。
2影响铝合金铸锭的工艺与技术问题
铸锭是铝合金加工的重要I艺过程之一，铸锭品质在很大程度上影响铝合金的加工过程和产品品质。在铸锭生产过程中应重点注意以下几个问题。
2.1 合金成分的均习性
对于高合金化铝合金.由于加入合金元素含里比较高规模生产过程容易造成成分的不均匀性.影响铸锭的质里及变形加工工艺。为了进一步提高涛锭质里防止铸锭裂纹的产生采取必要的技术手段控制化学成分的均匀性.以及包括主要成分杂质含里及其相互关系，以增强合金在凝固过程中保持相对平衡的结晶特性。
为提高铝合金熔炼过程的成分均匀性,目前采用的工艺方法为人工揽拌和电磁搅拌。人工搅拌受到人为因素的影响更大由于工作环境恶劣.劳动强度大人工搅拌往往达不到使化学成分均匀的目的:电磁搅拌是目前采用较多的一种工艺方法，它是依靠电磁力对金属液体进行非接触搅拌.当感应器线圈内通以交变电流时.就会产生一个行波磁 场磁场和熔地中的金属液体相互作用产生感应电势和感生电流,这感生电流又和磁场作用产生电磁力.从而推动金属液体做定向运动起到搅拌的作用。电磁揽拌是非接触搅拌.不会污染铝熔液”。一般感应器置于铝熔炉底部熔体底部的铝熔液获得的搅拌力较大，顶部的搅拌力较小，合理设置搅拌强度可获得充分均匀的搅拌效果获得高质里的熔体。
2.2 气体与元亲物的控制
由于铝锭等原材料不可避免地存在着氧化夹杂物气体杂质元素等熔炼过程中铝合金又极易氧化与吸气，使得铝熔体的冶金质里不高.从而直接影响到产品的最终质里和加工使用性能。若熔铸过程中不及
时排除这些缺陷其后-系列加工工序{如轧制挤压、热处理表面处理等).也难以消除夹杂、气体等的影响从而直接影响到材料的加工成形性等,难以保证各种高成形性铝产品的质里。随着轻里化、薄壁化趋势的发展”,冶金缺陷的影响将更为突出。因此提高铝合金熔铸i尤其是净化变质和晶粒细化等熔体处理)技术水平至关重要对提高各种铝材的冶金质里和变形性能起着关键作用。
利用电解铝液直接铸造扁锭(或圆锭是一种节能降耗的工艺方法IX ,是当前铝加工行业技术发展与研究的热点之一。由于铝的电解过程通常在950~970 e 温度下进行这样高的温度造成铝液的结晶核心少，且吸气严重:电解过程激烈的搅拌与循环.使铝在阳极空间发生再次氧化使铝液中的各种夹杂物相对较高。在电解过程中电解析出的钠将严重恶化铝合金的铸造性能.尤其在生产流动性差的铝合金或小规格圆锭时拉裂倾向非常大游离出的Na在晶界上形成不连续的脆性球状质点.造成晶界的不连续增加了合金的热脆性1”。所以加强熔体处理降低气体与夹杂物特别是钠的含里，是电解铝液直接铸锭过程中需要重点开展的工艺技术，也是获得高性能铸锭的基础。
2.3铸锭的组 织控制
在实际生产中有时会不同程度地出现异常晶粒组织.如粗大晶粒、羽毛状晶、粗大金属间化合物等。提高铸锭质里.控制合理的微观组织形态是至关重要的。特别是高合金含里的铝合金如2xX、7XXX系合金,在半连续铸造过程中产生的热应力大，由于不平衡结晶和偏析使得有少里低熔点残留液和杂质分布在晶间形成液膜。减弱了晶界强度收缩受阻或线收缩伸长里超过液膜的最大伸长率,极易发生热裂进而引发冷裂纹。
3提高铸锭质量的关键技术及其发展
对铝合金铸定的质里要求主要有含氢和夹渣少，晶粒细小。金相组织均匀.元素偏析少.无裂纹和疏松、铸锭的塑性好。便于后续的加工与变形。结合铝合金的生产特点提高铸锭质里的关键技术主要在以下几点。
3.1化学成分的合理设计
为进一步提高合金的力学性能,满足不同使用条件下的使用要求通常在铝合金中添加不同的合金元素以改善微观组织形态，获得理想的产品性能。由于合金元素间相互作用.形成不同的金属间化合物，它们大部分作为合金的强化相提高合金的力学性能.但也可能形成脆性的粗大的杂质相。如何合理地选择元
素间的相互比例:达到析出相的最佳匹配对减少铸锭缺陷提高涛锭性能是至关重要的。而这一点是企业生产过程中经常忽略的。
如Felsi比对涛锭热裂纹的产生起着关键作用。由于Fe> si 时主要生成AFesSiAlk,而Fe si比Fesi有利于流动性的改善这对于防止铸锭热裂纹和显微缩松有利.且生成的A相较B相变形性能好，使得材料较容易加工成形:而Fe
