LY19合金Ф720mm铸锭熔铸工艺研究
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摘要：本文从工业化生产实际出发，对ly19合金Φ720mm规格铸锭进行熔铸工艺研究，并得出适合该合金及规格的稳定的熔铸工艺参数，制备出合格的优质铸锭。
关键词：LY19合金；Φ720mm铸锭；熔铸工艺
前言：LY19合金φ720mm规格铸锭，是我国航空航天领域用锻环的坯料[1,2]，在变形铝合金熔铸生产方面，高合金化的铝合金如此大的规格铸锭铸造是非常困难的。
LY19合金φ720mm规格铸锭的生产难点在于铸造成型和铸锭的内部质量。该铸锭铸造时容易产生疏松、裂纹、心部粗大晶粒、冷隔、化合物、羽毛晶的缺陷。
LY19合金φ720mm规格铸锭合金的熔铸特点和铸造时容易产生的缺陷之间是相互矛盾和对立的[3]，有时在采取一种或几种措施抑制一种缺陷的同时，也为其他缺陷的产生创造了条件。本文目的是摸索出合适的熔铸工艺参数，建立各参数间的合理匹配关系，制备出优质的φ720mm规格铸锭。
1.试验材料与方案
1.1 LY19合金的化学成分见表1。
1.2 配料
使用Mg0.01%的纯铝锭，Cu以纯金属形式加入，Zr以复合盐形式加入，备2Kg的A1-Be中间合金，其余合金元素以中间合金形式加入。
1.3 熔炼工艺
1.3.1 采用电炉自投固体料方式。装炉之前认真检查炉梁及电阻丝情况，炉底撒1#熔剂，进行二次清炉。
1.3.2 熔炼过程采用1#熔剂覆盖，两头扒渣。
1.3.3 合金熔炼温度760～790℃，780℃以上加入K2ZrF6，V分析合格后出炉。
1.3.4 控制FeSi 0.05%以上，炉前Ti补至0.03%，电炉出炉前精炼10分钟。
1.4 铸造工艺
1.4.1静置炉升温800℃以上，撒1#熔剂进行二次清炉，保证熔池干净。
1.4.2 导炉用干燥的1#熔剂块叠坝，满管流动，严格执行锻件工艺。 导炉后静置炉Ar气精炼15分钟，保证精炼效果，用1#熔剂覆盖，静置30分钟。
1.4.3 铸造过程中采用阿尔泰克在线净化装置对熔体进行在线除气。铸造在线采用30和50PPi双级陶瓷片对熔体进行过滤。
1.4.4 在线双根播种Al-Ti-B丝对熔体进行晶粒细化处理，每根Al-Ti-B丝速度430mm/min。使用Al-Ti-B丝后熔体Ti含量上升约0.02%。
1.4.5 拟采用的铸造工艺参数见表2，如出现异常可根据试验情况实际调整。
2.试验结果
从试验的LY19 Ф720mm铸锭表面质量看，未发现裂纹、较深的冷隔等铸造表面缺陷，随机取一熔次铸锭，经525℃/36h的均匀化处理后，锯切试片进行低倍组织、高倍组织、化学成分分析等。该合金铸锭的照片见图1。
2.1 铸锭成分
从试验的LY19合金Ф720mm铸锭的结果看，最终化学成分均满足标准要求。
2.2 低倍组织
该合金铸锭低倍试片经12%的NaOH溶液侵蚀后，没有发现裂纹、气孔、疏松、化合物、白斑、夹渣等冶金缺陷，铸锭晶粒度小于一级。
2.3 高倍组织
该合金铸锭经均火后，在铸锭试片上取高倍试样进行组织检查。图2为铸锭的心部到边部均匀制取的高倍组织照片。从高倍组织检查结果可见，中心部位的枝晶网较宽，晶粒较粗大，边部枝晶网较薄，晶粒相对细小。
3.分析与讨论
LY19合金Ф720mm铸锭是为航天工业产品提供的原材料，要求铸锭规格大，内部纯洁度高，质量要求严格，铸造裂纹倾向大，产生内部疏松的几率大，因此，控制熔体纯洁度及防止铸锭裂纹、内部疏松是要解决的主要问题[4]。
熔铸试验过程中，从配料上加以控制，配料全部采用低硼铝锭，同时严格控制Si元素含量，使其满足Si≤0.1%；熔炼采用电炉自投固体料的方式，为了防止电炉的自身环境对熔体产生影响，在装炉以前，将电炉的电阻丝更新，对小炉梁进行检查，有问题的及时更换。为提高熔体内部质量，严格防止熔体局部过热。由于LY19合金Ф720mm铸锭直径大，裂纹倾向增大，在熔铸过程中，炉前化学成分进行适当控制，使Fe＞Si达0.05%以上，Ti含量控制在0.03%左右，以最大限度地防止裂纹的产生。
因此影响疏松的因素是金属或合金的本性、铸造工艺及铸锭尺寸。对于本合金规格的铸锭产生疏松的几率很大，为了防止疏松的产生，除了保证铸造工具合乎要求外，铸造温度控制在760～770℃，提高熔体的的流动性，以造成良好的补缩效果，铸造速度控制在12mm/min，使液穴变的浅平，有利于补缩。铸锭规格大中心部位冷却速度慢，形成粗大晶粒的几率大，不但影响内部组织，而且直接增大裂纹倾向。为了防止晶粒粗大，在铸造过程中，在线点Al-Ti-B丝，既可以达到细化铸锭内部组织的目的,又对防止铸锭裂纹的产生有很好的作用。
结束语：
1、通过对LY19合金Ф720mm规格铸锭的熔铸工艺研究，确定熔铸工艺参数为：
a、采用电炉自投固体料熔化方式；
b、炉前控制Fe＞Si达0.05%以上；
c、铸造在线进行除气和双级过滤（30+50PPi），在线播种Al-Ti-B丝；
d、铸造速度采用12mm/min；
e、铸造温度采用760-770℃；
f、水压采用0.06～0.10MPa。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。