铸造镁合金溶剂夹渣X光无损探伤的表象浅探

2023-06-26邓加贤

新疆有色金属 2023年4期

邓加贤

（贵州航天风华精密设备有限公司质量部,贵州贵阳 550000）

1 引言

镁合金具有密度小、比强度和比刚度高、极好的切削加工性能和屏蔽性能等优点，在交通运输、航空航天和3C、汽车、电子等工业上的应用越来越广泛，是当前实际应用中最轻的工程结构材料，被誉为“21世纪绿色工程材料”。但镁合金在冶炼过程中会出现各种原始缺陷，比如：夹渣、偏析、空洞、微裂纹等。尤其是夹渣缺陷对合金的断裂韧性和疲劳性能有着较大影响，对材料的力学、耐腐蚀等性能有着极大的危害，阻碍了其应用范围的扩展。

夹杂对合金的断裂韧性和疲劳性能有着较大影响，因此对夹杂物尺寸及形态的控制是工业合金生产中较为关注的问题之一。镁及其合金在熔炼和浇注过程中表现出易于氧化的特性，使得镁液中极易形成夹杂物，引起铸件产生夹杂缺陷，显著降低材料的性能，甚至造成铸件报废，使镁合金的应用受到很大的限制。

常用的去除镁合金中夹杂物的方法可分为熔剂净化与非熔剂净化两大类。熔剂净化工艺因除杂效率高、成本低、操作方便而成为镁合金生产中普遍采用的净化工艺。但是，采用溶剂净化工艺，会在铸件成型过程中带入溶剂夹渣。本文通过生产实践中铸造镁合金铸件中溶剂夹渣缺陷在目测和X 射线衍射底片上的表象、特征分析，不但给镁合金铸件溶剂夹渣缺陷的预防提供根据，而且能够给铸造通过适当工艺去除溶剂夹渣提供思路。

2 铸造镁合金溶剂夹渣缺陷特征及分布

2.1 镁合金溶剂夹渣缺陷特征

2.1.1 铸件表面溶剂夹渣

大块的溶剂夹渣在铸件表面呈暗褐色，外形一般不太规则；小点状的溶剂夹渣则不易发现，氧化处理前碱洗工序能溶解它，在铸件表面上留下光滑的孔洞。

2.1.2 铸件内部溶剂夹渣

溶剂夹渣在X 光底片上一般呈白色圆形或雪花片状或小点状；在断口上呈暗灰色；将溶剂夹渣清除后，呈现出表面光滑的孔洞。

2.2 镁合金溶剂夹渣缺陷的分布

一般溶剂夹渣分布在铸件浇注位置的下部、内浇口附近或铸件的转角处。在铸件内的溶剂夹渣一般以小块状出现，有时还以小点状分布在整个铸件内。

3 铸造镁合金溶剂夹渣缺陷的表象和产生的原因

3.1 溶剂夹渣缺陷的表象

3.1.1 溶剂夹渣缺陷目测的表象、特征

溶剂夹渣缺陷在铸件的非加工表面上的表象和特征如图1 所示。目视溶剂夹渣缺在铸件非加工表面上，呈现黑褐色，遇水或者受潮后，铸件表面会很快腐蚀，“长毛”，时间长了后会腐蚀成孔洞状。

图1 溶剂夹渣缺陷在铸件的非加工表面上的表象

溶剂夹渣缺陷在铸件的加工表面上的表象和特征如图2所示。目视溶剂夹渣缺在铸件加工表面上，呈现黑褐色或者灰白色。如果加工后溶剂夹渣全部露出，经过化学氧化后，溶剂夹渣会被洗掉，加工面上露出小坑或孔洞。如果加工后溶剂夹渣露出小部分，化学氧化后，溶剂夹渣不会被全部洗掉，在遇水或者受潮后，铸件表面会很快腐蚀长大，呈现粉状物，时间长了后越长越大。

图2 溶剂夹渣缺陷在铸件的加工表面上的表象

3.1.2 夹渣缺陷X光底片上的表象、特征

溶剂夹渣缺陷在X 光底片上的表象和特征如图3所示。铸件内部的溶剂夹渣缺如果分布比较散，由于铸件表面经过喷砂处理，或者时间较短，肉眼不能够看见溶剂夹渣缺，必须通过X 射线衍射无损探伤，在观片灯下才能看见，呈现不规则的白色点状物。溶剂夹渣缺在铸件内部很细小时，分布在铸件表面时，如果暴露在空气中的时间较短，还未腐蚀，这时肉眼也不易看到，必须通过X 射线衍射无损探伤，在观片灯下才能看见，呈现密集细小的白色点状物。

图3 溶剂夹渣缺陷在X光底片上的表象

3.2 夹渣缺陷产生的原因

3.2.1 溶剂的使用问题

（1）对不同的合金和工艺方法选用了相同成分的溶剂。（2）溶剂的成分不符合要求。（3）溶剂的配制、保管等不符合要求。（4）洗涤剂使用次数太多而变稠。

3.2.2 工艺操作问题

（1）合金熔化量太少。（2）合金液浇注前静置时间不够。（3）坩埚或浇包出炉时不平稳。（4）在一个坩埚内连续舀取合金液时，中间间隔时间内撒了溶剂。

4 铸造镁合金溶剂夹渣缺陷的防止

目前，镁合金铸件成型过程中，合金熔炼时常用的方法可分为熔剂精炼、净化与非熔剂精炼、净化两大类。镁合金精炼时采用熔剂净化工艺，因除杂效率高、成本低、操作方便而成为镁合金生产中普遍采用的净化工艺，很多镁合金铸件生产厂家都还在采用。这种工艺由于采用了熔剂净化，怎么在合金精炼、铸件成型过程中避免溶剂的带入，在熔炼工艺、铸造工艺中采取方法去防止是很有必要的。

非熔剂净化工艺不但能弥补熔剂净化工艺的不足，而且对镁合金净化效果较好，从而得到了深入的研究。目前比较有进展的方法有不锈钢丝网过滤法、稀土净化法、超声波净化法、电磁净化法、真空净化法和复合式净化法。由于是新的工艺方法，在设备、人员等方面有大量的投入和研究。而且，在现实生产中，非熔剂净化工艺只解决了合金熔炼时避免溶剂夹渣的带入，但是铸件浇注时，合金溶液的保护，避免其燃烧产生氧化夹渣也是要避免的。