1 前言
7075铝合金属于Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金,具有强度高,密度小,抗应力腐蚀性能好等综合优良性能,被广泛应用于航空、航天等重要领域【1,2】。7075铝合金板坯的传统生产方法为热轧法,但其工艺流程长、设备投资大、生产成本高。双辊连续铸轧是把熔融金属通过铸嘴浇入铸轧辊之间,在辊缝中完成冷却、结晶、凝固、变形这一系列的工艺过程。连续铸轧工艺,具有生产工序简单、设备投资小、节能环保等优点【3,4】。但由于7075铝合金本身物理特性,铸轧困难。
中高强铝合金板材传统的生产方法是热轧法,但是该种生产方法的缺点是耗能高,工序繁多,成本较高。连续铸轧具有其工艺上的优越性,工艺简单,生产流程较短,投资成本较少,节能环保等。如果在工业化生产中,用连续铸轧逐步代替热轧法来生产中高强铝合金板材,不仅能产生巨大的经济效益,而且对环境也十分友好。但是,由于中高强铝合金中合金元素含量高,在连续铸轧过程中容易产生偏析现象,在铸态组织中容易形成粗大的结晶相,均会对中高强铝合金铸轧板坯组织产生不利的影响【5,6,7】,因此,用连续铸轧法生产中高强铝合金板坯无论是在工艺上还是合金板坯的微观结构上均还存在着许多问题。国内外在超声波、磁场等外场对凝固过程影响的研究取得了突破【8,9,10】,本文通过在中高强铝合金连续铸轧过程中施加超声、脉冲电流、稳恒磁场以及它们的组合场,来研究不同外场对中高强铝合金铸轧板坯的组织和偏析的影响,进而寻求一种合适的用于生产中高强铝合金板材的铸轧方法。
2 实验设备及实验材料
中高强铝合金连续铸轧实验中使用的主要设备有熔炼炉、铸嘴、水平式双辊铸轧机、直流磁场线圈、脉冲电源、超声装置,铸轧实验所采用的中高强铝合金为7075铝合金,其成分为Zn:5.9%,Mg:2.6%,Cu:1.8%,Cr:0.24%;铝合金经熔炼、合金化、除气后进行铸轧,并在铸轧过程中施加不同的外场,并在板坯中部进行取样,试样经研磨、抛光后进行组织观察。
3 实验结果及分析
图1 是7075铝合金在不同铸轧条件下板坯中间层的显微组织相貌。从图中可以看到普通铸轧条件下的组织最为粗大,微观偏析严重,施加静磁场时有一定程度的改善,但仍不理想,施加超声波时有明显改善,但偏析依然存在,只有施加脉冲电流、脉冲电流与静磁场同时施加的两种情况组织最好,组织较均匀,几乎没有明显的微观偏析。