針對小批量多品種NCu30-4-2-1合金鑄件的生產(chǎn),采用精密鑄造工藝,設(shè)計合適的熔模鑄造工藝及梯度降溫工藝,成功試制性能滿足要求的棒材。針對試制過程中部分試樣出現(xiàn)強度不足缺陷,采用掃描電鏡及能譜儀分析了其斷口形貌及微區(qū)成分。結(jié)果表明,強度不足試樣的斷口存在局部黑斑,為縮松缺陷,合金中的O含量過高和發(fā)達(dá)的樹枝晶是縮松缺陷出現(xiàn)的主因。通過有效地精煉凈化合金,優(yōu)化熔模鑄造工藝,可減少縮松缺陷。 

【文章來源】：特種鑄造及有色合金. 2020,40(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

非正常試樣斷口宏觀形貌

為進一步分析黑斑出現(xiàn)的原因,采用萊卡金相顯微鏡觀察斷口附近微觀組織,見圖4�？梢钥闯�,鑄造枝晶間組織經(jīng)過固溶處理后完全溶解,只留下了樹枝晶痕跡,但晶粒粗大,這與斷口出現(xiàn)的黑斑沒有直接聯(lián)系,為進一步查找原因,還需對斷口形貌和微區(qū)成分進行分析。將異常試樣斷口與正常試樣作為對比,利用JEOL-7600F掃描電鏡和能譜儀對斷口形貌及其斷口微區(qū)成分EDS分析。圖5為正常試樣斷口和異常試樣黑斑區(qū)斷口的SEM圖�？梢钥闯�,正常試樣斷裂為韌性斷裂,斷口存在韌窩,而從圖5c和5d可以看出,異常試樣黑斑區(qū)枝晶形貌明顯,而且枝晶間存在間隙,發(fā)生斷裂時,只有少部分接觸區(qū)域有斷裂形貌,即在拉伸時,只有少部分有效受力面積,而且枝晶尖角處產(chǎn)生應(yīng)力集中,導(dǎo)致裂紋萌發(fā),使得整體強度和塑性顯著降低。從異常試樣斷口黑斑區(qū)SEM圖可推斷,黑斑區(qū)為鑄造時出現(xiàn)的縮松。縮松出現(xiàn)的原因為合金結(jié)晶溫度范圍較寬,合金液過冷度較小,結(jié)晶數(shù)目較少的情況下,形成發(fā)達(dá)的樹枝晶后,尚未凝固的液體被分割為不相通的小熔池,由于得不到外部合金液的補充,從而形成微小空洞。

將異常試樣斷口與正常試樣作為對比,利用JEOL-7600F掃描電鏡和能譜儀對斷口形貌及其斷口微區(qū)成分EDS分析。圖5為正常試樣斷口和異常試樣黑斑區(qū)斷口的SEM圖�？梢钥闯�,正常試樣斷裂為韌性斷裂,斷口存在韌窩,而從圖5c和5d可以看出,異常試樣黑斑區(qū)枝晶形貌明顯,而且枝晶間存在間隙,發(fā)生斷裂時,只有少部分接觸區(qū)域有斷裂形貌,即在拉伸時,只有少部分有效受力面積,而且枝晶尖角處產(chǎn)生應(yīng)力集中,導(dǎo)致裂紋萌發(fā),使得整體強度和塑性顯著降低。從異常試樣斷口黑斑區(qū)SEM圖可推斷,黑斑區(qū)為鑄造時出現(xiàn)的縮松�？s松出現(xiàn)的原因為合金結(jié)晶溫度范圍較寬,合金液過冷度較小,結(jié)晶數(shù)目較少的情況下,形成發(fā)達(dá)的樹枝晶后,尚未凝固的液體被分割為不相通的小熔池,由于得不到外部合金液的補充,從而形成微小空洞。進一步分析異常試樣局部是否由于成分偏析而出現(xiàn)縮松,利用EDS進行微區(qū)成分分析,以揭示黑斑區(qū)的成分差異。圖6為異常試樣黑斑區(qū)的SEM及EDS分析�？梢钥闯�,表面出現(xiàn)了大量的O元素,并含有一定量的Mn、Fe元素,而在試樣的成分檢測中(見表1),試樣的平均Mn含量為1.09%,黑斑區(qū)的Mn含量大大超過合金平均Mn含量,可推斷在縮松處的枝晶表面出現(xiàn)了Mn和O元素的富集。O元素為有害雜質(zhì)元素,與基體元素生成低熔點化合物,在枝晶末端最后凝固,由于枝晶的阻隔,很難得到有效補縮,最后形成縮松缺陷。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3376810