鋁合金中氧化膜缺陷特征分析

目錄一、文獻(xiàn)中關(guān)于氧化膜缺陷的論述二、幾種氧化鋁的典型特征三、模擬熔體氧化膜形貌四、典型的氧化膜、夾雜缺陷五、異物壓入六、氧化膜夾雜對市場的影響七、西南鋁氧化膜夾雜產(chǎn)生原因簡析目前一頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點一、文獻(xiàn)中關(guān)于氧化膜缺陷的論述《鋁合金半成品的組織與性能》多巴特金著，冶金工業(yè)出版社，1984年6月第1版1．非金屬夾雜引起的表面缺陷這類缺陷的出現(xiàn)和外形，與夾雜相對于鑄錠和板材表面深度的分布有關(guān)。如果在鑄錠的表面層存在有爐襯和鑄造工具的脫落碎塊、熔劑、熔渣、玻璃絲網(wǎng)、氧化膜等非金屬夾雜，以及氣泡和很深的冷隔時，將會在板材的表面上形成暗帶(圖87，a)。圖87暴露在板材表面上的夾雜a-暗帶b-起皮目前二頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點

2．內(nèi)部缺陷：分層、氧化膜、夾雜

分布在接近于鑄錠厚度中心的非金屬夾雜、聚集的金屬間化合物和由于氣體收縮所引起的嚴(yán)重疏松，是鋁及鋁合金板材產(chǎn)生分層的原因。分層是一種不連續(xù)式的缺陷，這種缺陷沿軋制方向被拉長，其長寬之比很大（圖88、89）。圖89AMr6合金板材的分層圖88硬鋁板材分層區(qū)的顯微組織(該分層是由于存在熔渣引起的)200×目前三頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點《鋁箔：其典型質(zhì)量問題及產(chǎn)生原因》OzgulKeles，MuratDundar。JournalofMaterialsProcessingTechnology186(2007)125–137。

目前四頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點圖5AA1200合金12μm箔由氧化鋁夾雜引起的針孔目前五頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點目前六頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點圖4由氧化鎂夾雜引起的針孔目前七頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點目前八頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點圖7由金屬壓入引起的針孔。目前九頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點圖9由劃傷引起的針孔目前十頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點圖10印痕目前十一頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點“鋁壓鑄件中的硬質(zhì)點及非金屬夾雜物”陸樹蓀、樂書華等，特種鑄造及有色合金2000年第5期研究硬質(zhì)點中的非金屬夾雜物后可發(fā)現(xiàn)：其中多數(shù)是氧化鋁(Al2O3),有相當(dāng)數(shù)量的硅酸鋁(AlO·xSiO2)，并有少量的MgAl2O4(即MgO·Al2O3)化合物。2.1氧化鋁(Al2O3)其組織形貌基本上可分為二種類型,一種是多孔狀的Al2O3(見圖1a和圖2),另一種為深色無孔的Al2O3(見圖3)。2種Al2O3夾雜物的顯微硬度測定結(jié)果見表1,由表1可看到:2種Al2O3的顯微硬度不同,但它們都比鋁基體的顯微硬度(平均為HV68)高得多,分別為鋁基體的10倍和20倍,它們的出現(xiàn)會使合金的切削性能顯著降低,以至發(fā)生崩刀的現(xiàn)象。除了上述二種基本形態(tài)外,硬質(zhì)點處還存在有折疊膜片狀(見圖4)、團(tuán)絮狀A(yù)l2O3夾雜物。目前十二頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點目前十三頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點目前十四頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點目前十五頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點目前十六頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點《鋁及鋁合金表面缺陷分類》日本輕金屬學(xué)會研究委員會，1980，8夾雜特征：板材、卷材的表面暴露夾雜物或因夾雜物引起裂紋，觀察裂開處的表面可以發(fā)現(xiàn)夾雜物的存在目前十七頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點目前十八頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點壓入特征：工作輥有異物掉入時單面出現(xiàn)，卷材卷曲時掉入則在兩面出現(xiàn)。鋁屑掉入時，隨著壓延的進(jìn)行可能成為“起皮”狀。目前十九頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點“DieCastingDefects:IdentifyingtheCauses&DeterminingtheSolutions”DIECASTINGENGINEER，1January2008壓鑄件缺陷：原因分析和解決措施，壓鑄工程師，壓鑄鋁合金中的缺陷a氧化膜b剛玉目前二十頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點c難熔夾雜物d化合物偏析目前二十一頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點壓鑄鋁合金中夾雜物缺陷的種類及其特征目前二十二頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點二、幾種氧化鋁的典型特征1.剛玉（Al2O3晶體）壓入軋輥磨削的砂輪是剛玉顆粒粘接而成的，磨削過程中剛玉顆粒不斷損耗脫落，如果清洗不干凈，會隨著乳液附著在軋輥表面，在軋制過程中壓入板面，形成非金屬壓入。剛玉硬度極高（僅次于金剛石），具有致密的晶體結(jié)構(gòu)。目前二十三頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點樣品：西南鋁3104罐體料顆粒物與外界為完全開放狀態(tài)，由于顆粒硬度遠(yuǎn)高于金屬，致使其附近金屬變形流線發(fā)生隨動變化。目前二十四頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點元素重量原子

百分比百分比OK59.2371.01NaK0.270.22AlK40.2928.64PK0.210.13總量100.00目前二十五頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點2陶瓷過濾板碎渣陶瓷過濾板經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)，硬度高但多孔樣品：西南鋁3104板錠成品帶材目前二十六頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點破碎顆粒沿軋向分布，造成局部分層，除個別直徑超過板厚的顆粒造成局部金屬破裂而露出表面外，其余小尺寸顆粒被金屬完全封閉，是由熔體中帶來。目前二十七頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點經(jīng)過5%NaOH溶液浸蝕硬度高劃傷軋輥目前二十八頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點ElementWeight%Atomic%

OK49.4562.21MgK0.990.82AlK49.5636.97Totals100.00碎片能譜分析結(jié)果目前二十九頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點ElementWeight%Atomic%

CK0.050.21AlK0.601.22SiK0.390.76CrK4.464.71FeK94.5193.10Totals100.00從軋輥上刨下的鐵性金屬目前三十頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點ElementWeight%Atomic%

OK51.1463.45MgK7.386.03AlK41.4830.52Totals100.00從陶瓷過濾板上取下的碎渣成分、形貌與前述陶瓷碎片一致目前三十一頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點3熔體氧化膜樣品：西南鋁3104板錠成品帶材。與剛玉、陶瓷比，是Al2O3MgO（尖晶石）混合體，硬度低、疏松易碎，金屬變形后破碎產(chǎn)物在金屬內(nèi)部呈帶狀分布，造成局部分層。大塊氧化膜在軋制金屬厚度減薄目前三十二頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點目前三十三頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點ElementWeight%Atomic%

OK49.6462.18MgK5.404.45AlK44.6033.13PK0.360.23Totals100.00目前三十四頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點元素重量原子

百分比百分比CK0.060.13OK2.704.50MgK1.191.31AlK93.9092.87SiK0.320.30MnK1.190.58FeK0.650.31總量100.00采用低加速電壓（10kV），可以反映出鋁板表面的自然氧化現(xiàn)象，能譜分析結(jié)果表明板材表面有氧化鋁，但無法看到其形貌，說明自然氧化膜極薄。資料介紹一般僅為數(shù)十到一百余埃。樣品：3104板材。目前三十五頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點三、模擬熔體氧化膜形貌為明確熔體氧化膜的典型特征，取3104和1050合金在實驗室重熔，觀察表面氧化膜。3104合金重熔樣品氧化膜目前三十六頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點5%NaOH溶液浸蝕后目前三十七頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點局部放大圖像目前三十八頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點元素重量原子

百分比百分比CK0.020.03OK46.3358.59MgK14.4512.03AlK37.9728.47SiK0.980.71PK0.250.17總量100.003104合金目前三十九頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點1050重熔樣品氧化膜目前四十頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點5%NaOH溶液浸蝕后目前四十一頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點元素重量原子

百分比百分比CK0.180.36OK16.1324.44MgK0.620.62AlK82.2473.90SiK0.640.55CaK0.200.12總量100.001050合金目前四十二頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點四、典型的氧化膜、夾雜缺陷西南鋁5182罐蓋缺陷宏觀形貌20X目前四十三頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點

ElementWeight%Atomic%OK35.7647.91MgK12.9811.44AlK50.9740.49PK0.130.09MnK0.160.06Totals100.00目前四十四頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點

西南鋁5052罐蓋目前四十五頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點

元素重量原子

百分比百分比OK42.4954.81MgK14.3012.14AlK43.2133.05總量100.00樣品：西南鋁2D70鍛件目前四十六頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點樣品編號重量百分比（%）OMgAl9#48.2016.1735.63樣品：西南鋁7A52厚板目前四十七頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點樣品：0.24mm5052罐蓋料ElementWeight%Atomic%OK29.8641.66MgK7.887.23AlK60.2949.88SiK0.290.23PK1.010.72FeK0.680.27Totals100.00目前四十八頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點裂紋裂紋

樣品：西南鋁5182罐蓋料，表面可見橫向小裂口ab目前四十九頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點點狀物點狀物

a樣品截面及能譜譜圖目前五十頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點點狀物點狀物

b樣品截面及能譜譜圖目前五十一頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點

元素重量原子

百分比百分比OK32.8144.69MgK12.4311.14AlK54.3143.86PK0.450.31總量100.00樣品：西南鋁5182罐蓋料，橫截面目前五十二頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點5182罐蓋及板材目前五十三頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點

目前五十四頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點3104罐體針孔目前五十五頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點3104罐體針孔截面形貌目前五十六頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點元素重量原子

百分比百分比CK0.541.02OK27.0938.08MgK12.0711.17AlK58.4248.69SiK0.340.27PK0.440.32MnK0.710.29FeK0.370.15總量100.00罐體針孔能譜分析結(jié)果（1）目前五十七頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點元素重量原子

百分比百分比CK0.280.54OK19.2628.24MgK12.9512.50AlK67.5158.71總量100.00罐體針孔能譜分析結(jié)果（2）目前五十八頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點3104罐體料破杯目前五十九頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點3104罐體料斷罐樣品目前六十頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點元素重量原子

百分比百分比CK0.110.19OK52.5264.62MgK10.218.27AlK35.0825.59SiK0.240.17PK1.841.17總量100.00引起斷罐的缺陷能譜分析結(jié)果（1）目前六十一頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點元素重量原子

百分比百分比CK0.781.33OK43.5555.72MgK10.028.44AlK44.2333.55SiK0.310.23PK1.110.73總量100.00引起斷罐的缺陷能譜分析結(jié)果（2）目前六十二頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點夾雜物引起1235合金鋁箔串孔缺陷目前六十三頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點五、異物壓入

樣品部位元素含量（%）SiFeCuMnMgNiZnTi壓入0.240.480.200.921.230.010.010.02正常0.240.470.200.901.240.010.010.023104罐體料熱軋過程中的大面積金屬壓入目前六十四頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點由裂邊引起的熱軋板材邊部金屬壓入金屬壓入裂邊目前六十五頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點冷軋時，3104合金板材表面單點狀壓入，壓入物已脫落目前六十六頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點由于軋制油油污引起的雙合箔針孔缺陷目前六十七頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點PS板表面的非金屬壓入目前六十八頁\總數(shù)七十三頁\編于二十點夾雜的形貌及存在狀態(tài)與壓入有明顯區(qū)別：輪廓與周邊金屬處于同一