D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1997.05.007 第19卷第5期 北京科技大学学报 Vol.19 No.5 1997年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.1997 减压试样密度法预测铝合金铸件的氢针孔度 毛卫民)钟涛兴2) 1)北京科技大学材料学院，北京1000832)北京工业大学，北京 摘要利用砂型样杯取代传统的金属型样杯制作了铝合金诚压凝固试样，结果表明，该试样可以 预测铝合金铸件的氢针孔级别，控制铝合金的熔炼质量.测试仪器中还设置了预真空室，可使凝 固室在最短的时间内达到预定的真空度，提高测试精度.试验还发现合适的砂型减压凝固压力约 为1,13kPa 关键词密度，减压凝固，氢气孔，铝合金 中图分类号TG291 作为结构材料，铸造铝合金得到广泛应用，然而铸造铝合金，尤其是铝硅类合金，在熔炼 时，炉气或坩埚等材料中的水汽所产生的氢，很容易被熔体吸附，并扩散至熔体内部.含氢量 较高的铝合金在凝固时，氢的析出可能产生气孔（常称为针孔），造成铸件的报废， 根据熔炼处理条件，100g铝合金溶液含氢量一般为0.05~0.50cmm.为了控制铝合金的 熔炼质量，需要测试合金的含氢量.目前，铝合金含氢量的测定分为定量”~列和定性方法5~刀 在定性测氢方法中，减压密度测量数据较为准确，但它所用的样杯为传统的金属型，需刷 涂料和预热，在搬运过程中，降温程度较难控制，涂料厚度也难以均匀一致；浇注铝合金熔液 后，建立预定真空度的时间较长（从浇注到预定真空度约需30$）.这些因素对测试精度均有 不利影响.而且测试密度的试样为凝固试样的一部分，因此需要切样，测试时间太长“~刀.本 文试图利用砂型样杯代替金属型样杯，取消预热与涂料，简化测试工序；测试密度用完整的凝 固试样，取消切样工序，缩短测试时间：再设置预真空室，样杯浇注金属液后，凝固室可以迅速 达到预定的真空度（≤10s),并使试样密度与铝合金铸件的氢针孔度建立起联系， 1试验方法 试验合金选用ZL104,其成分（质量分数）：Si,8%~10.5%;Mg,0.17%~0.30%;Mn 0.20%~0.50%.合金熔炼炉为坩埚电阻炉，合金熔化至760℃，用不同量的CC1除气精炼， 调整熔体的含氢量，扒渣勺等工具均预热至600℃，以减少对气孔析出的影响. 砂型样杯用热芯盒呋喃树脂砂制作，形状和尺寸如图1所示.试验时同时浇注2个试样， 1个减压凝固试样用于测试密度，】个大气凝固试样用于针孔金相分析.制作针孔金相时，试 样按图】所示20mm处切开，经粗磨，然后抛光.减压凝固系统如图2所示： 1996-09-25收稿 第一作者男39岁副教授硕士第 19 卷 第 5期 1 9 9 7年 10月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n l v e r s i ty o f Sc i e n e e a n d T e e h n o l o g y B e ij i n g V o l . 1 9 N o . 5 《〕 c t 。 1 9 9 7 减压试样密度法 预测 铝合金铸件的氢针孔度 毛卫 民 ’ ) 钟涛兴 2) l )北京 科技 大学材料学院 , 北京 10 0 0 8 3 2 ) 北京工 业大学 , 北京 摘要 利用 砂型 样 杯取代传统的金属型样杯制作 了铝合金减压凝 固试样 . 结果 表明 , 该试样可 以 预测铝合 金铸件 的氢针孔级别 , 控制铝合金 的熔炼质量 . 测试仪 器中还设置 了 预真空室 , , 可 使 凝 固室在最短 的时间 内达到预定的真空度 , 提 高测试 精度 . 试验还发现合适 的砂 型减压凝固压力 约 为 1 . 13 kP .a 关键词 密度 , 减压凝 固 , 氢气孔 , 铝合金 中图分类号 T G 2 9 1 作为 结 构材 料 , 铸造 铝合金得 到 广泛 应用 . 然 而铸造铝 合 金 , 尤 其是 铝硅 类 合金 , 在熔 炼 时 , 炉 气或 坦 涡等 材料 中的水 汽所 产 生 的氢 , 很 容 易被 熔体吸 附 , 并 扩 散至熔 体 内部 . 含氢 量 较 高的铝 合 金在凝 固 时 , 氢 的析 出可能 产生气 孔 ( 常称 为针孔 ) , 造成铸 件 的报废 . 根 据熔炼处理条件 , 10 9 铝合金 溶 液含 氢量 一般 为 .0 05 一 0 . 50 c m , 1] . 为 了控制 铝合金 的 熔炼 质量 , 需 要测 试合 金的含 氢量 . 目前 , 铝合 金含 氢量 的测定 分为 定量【’ 一 ’ 〕和定 性方法 〔 , 一 ’ ] . 在 定性 测 氢 方法 中 , 减 压 密度 测量 数 据较 为准 确 , 但它 所用 的 样杯 为传 统 的金属 型 , 需 刷 涂 料和 预 热 , 在搬 运过 程 中 , 降温程 度 较难 控 制 , 涂 料 厚度 也难 以 均匀 一致 ; 浇 注铝合 金熔 液 后 , 建 立预 定真 空度 的时 间较 长 ( 从 浇 注到 预定 真空 度 约需 30 5) . 这 些 因 素对 测试精 度均 有 不 利影 响 . 而 且测 试 密度 的 试样 为凝 固 试样 的 一部 分 , 因此 需要 切 样 , 测试 时 间太 长 卜 ’ ] . 本 文试 图利 用砂 型样 杯代 替金 属型 样杯 , 取 消预热 与涂 料 , 简化测 试工 序 ; 测 试密度 用完整 的凝 固试 样 , 取 消切样 工序 , 缩短 测试 时 间; 再设 置预 真空 室 , 样 杯浇 注金 属液后 , 凝 固室可 以 迅速 达到 预定 的真 空度 ( 簇 10 5) , 并使 试样 密度 与铝合 金 铸件 的氢 针孔度 建立起 联系 . 1 试验方 法 试 验 合 金 选 用 z L 1 0 4 , 其 成 分 (质 量 分 数 ) : 5 1 , 8 0, 一 10 . 5 0, ; M g , 0 . 17 0,0 一 0 . 3 0 0, ; M n , .02 0 % 一 0 . 5 0 % . 合金 熔炼 炉 为柑 涡 电阻 炉 , 合 金 熔化 至 7 60 ℃ , 用不 同量 的 C 2 0 。 除气 精炼 , 调 整熔体 的含 氢量 , 扒 渣勺等 工具 均 预热至 6 0 0 ℃ , 以 减 少对气 孔 析 出的影 响 . 砂 型样 杯用 热芯 盒 吠喃树脂 砂 制作 , 形状 和尺 寸如 图 1 所示 . 试验 时 同时浇 注 2 个试样 , 1 个 减压 凝 固试 样 用于 测 试密 度 , l 个 大 气凝 固 试样 用 于针 孔金 相 分析 . 制 作针 孔 金相 时 , 试 样 按 图 1 所示 20 m m 处切 开 , 经粗 磨 , 然后抛 光 . 减 压凝 固系统如 图 2 所示 : 19 9 6 一 09 一 2 5 收稿 第 一作者 男 39 岁 副教授 硕士 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1997. 05. 007