1. Макраскапічныя фактары, якія спрыяюць утварэнню расколін
1.1 Падчас паўбесперапыннага ліцця астуджальная вада распыляецца непасрэдна на паверхню злітка, ствараючы круты градыент тэмпературы ўнутры злітка. Гэта прыводзіць да нераўнамернага сціскання паміж рознымі абласцямі, што выклікае ўзаемнае абмежаванне і ўзнікненне тэрмічных напружанняў. Пры пэўных палях напружанняў гэтыя напружанні могуць прывесці да расколін у злітку.
1.2 У прамысловай вытворчасці расколіны ў злітках часта ўзнікаюць на пачатковай стадыі ліцця або ўзнікаюць у выглядзе мікратрэшчынаў, якія пазней распаўсюджваюцца падчас астуджэння, патэнцыйна распаўсюджваючыся па ўсім злітку. Акрамя расколін, на пачатковай стадыі ліцця могуць узнікаць і іншыя дэфекты, такія як халодныя замыканні, дэфармацыя і завісанне, што робіць яе крытычнай фазай ва ўсім працэсе ліцця.
1.3 На схільнасць да гарачых расколін пры ліцці ў прамы калодак істотна ўплываюць хімічны склад, колькасць дабавак у лігатуру і колькасць выкарыстаных рафінавальнікаў збожжа.
1.4 Адчувальнасць сплаваў да гарачых расколін у асноўным абумоўлена ўнутранымі напружаннямі, якія выклікаюць утварэнне пустэч і расколін. Іх утварэнне і размеркаванне вызначаюцца легіруючымі элементамі, металургічнай якасцю расплаву і параметрамі паўбесперапыннага ліцця. У прыватнасці, вялікія зліткі алюмініевых сплаваў серыі 7xxx асабліва схільныя да гарачых расколін з-за некалькіх легіруючых элементаў, шырокіх дыяпазонаў зацвярдзення, высокіх ліцейных напружанняў, акісляльнай сегрэгацыі элементаў сплаву, адносна нізкай металургічнай якасці і нізкай фармавальнасці пры пакаёвай тэмпературы.
1.5 Даследаванні паказалі, што электрамагнітныя палі і легіруючыя элементы (у тым ліку збожжавыя рафінеры, асноўныя легіруючыя элементы і мікраэлементы) істотна ўплываюць на мікраструктуру і схільнасць да гарачых расколін паўбесперапынна літых сплаваў серыі 7xxx.
1.6 Акрамя таго, з-за складанага складу алюмініевага сплаву 7050 і наяўнасці лёгкаакісляльных элементаў, расплав мае тэндэнцыю паглынаць больш вадароду. Гэта, у спалучэнні з аксіднымі ўключэннямі, прыводзіць да суіснавання газу і ўключэнняў, што прыводзіць да высокага ўтрымання вадароду ў расплаве. Утрыманне вадароду стала ключавым фактарам, які ўплывае на вынікі кантролю, паводзіны пры разбурэнні і ўстойлівасць да стомленасці апрацаваных матэрыялаў зліткаў. Такім чынам, зыходзячы з механізму прысутнасці вадароду ў расплаве, неабходна выкарыстоўваць адсарбцыйныя асяроддзі і абсталяванне для фільтрацыі і рафінавання для выдалення вадароду і іншых уключэнняў з расплаву, каб атрымаць высокаачышчаны расплав сплаву.
2. Мікраскапічныя прычыны ўтварэння расколін
2.1 Гарачае расколванне зліткаў у першую чаргу вызначаецца хуткасцю ўсаджвання пры зацвярдзенні, хуткасцю падачы і крытычным памерам мякацепадобнай зоны. Калі памер мякацепадобнай зоны перавышае крытычны парог, адбудзецца гарачае расколванне.
2.2 Звычайна працэс зацвярдзення сплаваў можна падзяліць на некалькі этапаў: падача ў аб'ёме, міждэндрытная падача, падзел дендрытаў і перамычка дендрытаў.
2.3 Падчас стадыі аддзялення дендрытаў іх галіны становяцца больш шчыльна ўпакаванымі, і паток вадкасці абмяжоўваецца павярхоўным нацяжэннем. Пранікальнасць мякацепадобнай зоны зніжаецца, і значнае ўсаджванне пры зацвярдзенні і цеплавое напружанне могуць прывесці да мікрапорыстасці або нават гарачых расколін.
2.4 На стадыі перамычкі дендрытаў у патройных месцах злучэння застаецца толькі невялікая колькасць вадкасці. У гэты момант напаўцвёрды матэрыял валодае значнай трываласцю і пластычнасцю, і цвёрдафазная паўзучасць з'яўляецца адзіным механізмам кампенсацыі ўсаджвання пры зацвярдзенні і цеплавога напружання. Гэтыя дзве стадыі найбольш схільныя да ўтварэння ўсаджвальных пустэт або гарачых расколін.
3. Падрыхтоўка высакаякасных зліткаў пліт на аснове механізмаў утварэння расколін
3.1 Зліткі вялікага памеру часта маюць паверхневыя расколіны, унутраную сітаватасць і ўключэнні, якія сур'ёзна ўплываюць на механічныя ўласцівасці падчас зацвярдзення сплаву.
3.2 Механічныя ўласцівасці сплаву падчас зацвярдзення ў значнай ступені залежаць ад унутраных структурных асаблівасцей, у тым ліку ад памеру зерня, утрымання вадароду і ўзроўню ўключэнняў.
3.3 Для алюмініевых сплаваў з дендрытнымі структурамі адлегласць паміж другаснымі дендрытнымі галінамі (SDAS) істотна ўплывае як на механічныя ўласцівасці, так і на працэс зацвярдзення. Больш дробная адлегласць паміж другаснымі дендрытнымі галінамі прыводзіць да больш ранняга ўтварэння парыстасці і больш высокай долі парыстасці, што зніжае крытычнае напружанне для гарачых расколін.
3.4 Такія дэфекты, як міждэндрытныя ўсаджвальныя пустэчы і ўключэнні, моцна аслабляюць трываласць цвёрдага шкілета і значна зніжаюць крытычнае напружанне, неабходнае для гарачага расколіны.
3.5 Марфалогія зерняў — яшчэ адзін крытычны мікраструктурны фактар, які ўплывае на паводзіны гарачых расколін. Калі зерні пераходзяць ад слупчатых дендрытаў да шарападобных роўнавосевых зерняў, сплаў дэманструе больш нізкую тэмпературу калянасці і палепшаную міждэндрытную пранікальнасць вадкасці, што падаўляе рост пор. Акрамя таго, больш дробныя зерні могуць вытрымліваць большыя дэфармацыі і хуткасці дэфармацыі і прадстаўляць больш складаныя шляхі распаўсюджвання расколін, тым самым зніжаючы агульную тэндэнцыю да гарачых расколін.
3.6 У практычнай вытворчасці аптымізацыя апрацоўкі расплаву і метадаў ліцця, такіх як строгі кантроль уключэнняў і ўтрымання вадароду, а таксама зярністай структуры, можа палепшыць унутраную ўстойлівасць зліткаў-плітак да гарачых расколін. У спалучэнні з аптымізаванай канструкцыяй інструмента і метадамі апрацоўкі гэтыя меры могуць прывесці да вытворчасці высокапрадукцыйных, буйных і высакаякасных зліткаў-плітак.
4. Здрабненне збожжа злітка
Для алюмініевага сплаву 7050 у асноўным выкарыстоўваюцца два тыпы рафінёраў зярністасці: Al-5Ti-1B і Al-3Ti-0.15C. Параўнальныя даследаванні па прымяненні гэтых рафінёраў у плыні паказваюць:
4.1 Зліткі, рафінаваныя з дапамогай Al-5Ti-1B, маюць значна меншыя памеры зерня і больш раўнамерны пераход ад краю злітка да цэнтра. Буйназярністы пласт танчэйшы, і агульны эфект драбнення зерня мацнейшы па ўсім злітку.
4.2 Пры выкарыстанні сыравіны, папярэдне рафінаванай з дапамогай Al-3Ti-0.15C, эфект драбнення зерня Al-5Ti-1B памяншаецца. Акрамя таго, павелічэнне дадання Al-Ti-B пасля пэўнага ўзроўню не прыводзіць прапарцыйна да паляпшэння драбнення зерня. Такім чынам, даданне Al-Ti-B павінна быць абмежавана не больш чым 2 кг/т.
4.3 Зліткі, рафінаваныя з дапамогай Al-3Ti-0.15C, складаюцца ў асноўным з дробных, шарападобных роўнавосевых зерняў. Памер зерняў адносна аднастайны па ўсёй шырыні сляба. Даданне 3–4 кг/т Al-3Ti-0.15C эфектыўна стабілізуе якасць прадукцыі.
4.4 Варта адзначыць, што пры выкарыстанні Al-5Ti-1B у сплаве 7050 часціцы TiB₂ пры хуткім астуджэнні маюць тэндэнцыю аддзяляцца да аксіднай плёнкі на паверхні злітка, утвараючы кластары, якія прыводзяць да ўтварэння шлаку. Падчас зацвярдзення злітка гэтыя кластары сціскаюцца ўнутр, утвараючы канаўкападобныя зморшчыны, змяняючы павярхоўнае нацяжэнне расплаву. Гэта павялічвае глейкасць расплаву і зніжае цякучасць, што, у сваю чаргу, спрыяе ўтварэнню расколін на дне формы і ў кутах шырокіх і вузкіх граняў злітка. Гэта значна павялічвае тэндэнцыю да расколін і негатыўна ўплывае на выхад злітка.
4.5 Улічваючы характарыстыкі фармавання сплаву 7050, зерневую структуру падобных айчынных і замежных зліткаў, а таксама якасць гатовай апрацаванай прадукцыі, Al-3Ti-0.15C з'яўляецца пераважным у якасці ўбудаванага рафінавальніка зерня для ліцця сплаву 7050, калі канкрэтныя ўмовы не патрабуюць іншага.
5. Паводзіны здрабнення зерня Al-3Ti-0.15C
5.1 Калі пры тэмпературы 720 °C дадаецца рафінатор зярнят, зярняткі складаюцца ў асноўным з роўнавосевых структур з некаторымі падструктурамі і маюць найменшы памер.
5.2 Калі пасля дадання рафінера расплаву вытрымліваць занадта доўга (напрыклад, больш за 10 хвілін), пераважае рост буйных дендрытаў, што прыводзіць да ўтварэння больш буйных зерняў.
5.3 Пры даданні колькасці збожжаздрабняльніка ад 0,010% да 0,015% атрымліваюцца дробныя роўнавосевыя зярняты.
5.4 Зыходзячы з прамысловага працэсу атрымання сплаву 7050, аптымальныя ўмовы драбнення зерня наступныя: тэмпература дадання каля 720 °C, час ад дадання да канчатковага зацвярдзення, які кантралюецца на працягу 20 хвілін, і колькасць рафінера прыблізна 0,01–0,015% (3–4 кг/т Al-3Ti-0,15C).
5.5 Нягледзячы на розніцу ў памерах зліткаў, агульны час ад дадання рафінера пасля выхаду з расплавы, праз сістэму ўводу, жолаб і форму, да канчатковага зацвярдзення звычайна складае 15–20 хвілін.
5.6 У прамысловых умовах павелічэнне колькасці рафінавальніка збожжа вышэй за 0,01% Ti не прыводзіць да істотнага паляпшэння рафінавання збожжа. Замест гэтага, празмернае даданне прыводзіць да ўзбагачэння Ti і C, што павялічвае верагоднасць дэфектаў матэрыялу.
5.7 Выпрабаванні ў розных кропках — уваходзе дэгазацыі, выхадзе дэгазацыі і ліцейным жолабе — паказваюць мінімальныя адрозненні ў памеры зерня. Аднак даданне рафінера непасрэдна ў ліцейны жолаб без фільтрацыі павялічвае рызыку дэфектаў падчас ультрагукавога кантролю апрацаваных матэрыялаў.
5.8 Каб забяспечыць раўнамернае драбненне зярняці і прадухіліць назапашванне рафінатара, рафінатар зярняці варта дадаваць на ўваходзе ў сістэму дэгазацыі.
Час публікацыі: 16 ліпеня 2025 г.
