铝锂合金的特点
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7.1.2 宏观偏析
• 反偏析与正偏析相反。k＜ 1的合金铸锭发生反偏析时， 铸锭表面的溶质高于合金 的平均成分，中心的溶质 低于合金的平均成分。
9
7.1.2 宏观偏析
• 通常，铸锭中的正偏折分布状况与 铸锭组织的形成过程有关。表面细 等轴晶是在激冷条件下形成的，合 金来不及在宏观范围内选分结晶， 故不产生宏观偏析。
12
7.1.2.2 带状偏析
13
7.1.2.3 重力偏析
14
7.1.3 防止偏析的主要途径
15
7.2 缩孔与缩松
o 在铸锭中部、头部、晶界及枝晶间等地方，常常有一些宏
观和显微的收缩孔洞，通称为缩孔。
o 容积大面集中的缩孔称为集中缩孔； o 细小而分散的缩孔称为缩松，其中出现在晶界或枝晶间的
缩松又称为显微缩松。
V
V
V1 V2 V1
100% V (T1 T2 ) 100%
V
L1 L2 L1
100% L (T1 T2 ) 100%
17
7.2.1 金属的凝固收缩
• 总的体收缩率为：
V V液 V凝 V固
18
7.2.2 缩孔与缩松的形成
• 集中缩孔(简称为缩孔)是铸锭在顺序凝固的条件下，由 金属的体收缩引起的。金属浇入锭模后，凝固主要是由底 向上和由外向里逐层地进行，经过一段时间后便形成一层 凝壳，由于液态和凝固收缩，因而液面下降。以后随着温 度的继续降低，凝壳一层一层地加厚，液面不断降低，直 至凝固完成为止。在铸被最后凝团的中上部，形成一个如 图7－8（e）所示的倒锥形缩孔。
宏观偏析会使铸锭及加工产品的组织和性能很不均匀。宏 观偏析不能靠均匀化退火予以消除或减轻，所以在铸锭生 产中要特别防止这类偏析。
2
7.1.1 显微偏析
• 由于铸锭冷凝饺快， 固液两相中溶质来不 及扩散均匀，枝晶内 部先后结晶部分的成 分不同，这就是枝晶 偏析，或称为晶内偏 析。
3
7.1.1 显微偏析
晶界偏析不能通过均匀化退火予以消除。
5
7.1.1.2 晶界偏析
6
7.1.1.2 晶界偏析
7
7.1.2 宏观偏析
• 正偏桥与反偏杆：正偏是在顺序凝固条件下，溶质k＜1的 合金，固/液界面处液相中的溶质含量会越来越高，因此 愈是后结晶的固相，溶质含量也就愈高；
• k＞1的合金愈是后结晶的固相，溶质含量愈低。铸锭断面 上此种成分不均匀现象称为正偏桥。这意味着，k＜1的合 金铸锭，其表面和底部的溶质量低于合金的平均成分，中 心和头部的溶质量高于合金的平均成分。
10
7.1.2 宏观偏析
11
7.1.2.2 带状偏析
当金属液中溶质的扩散速度小 • 于带凝状固偏速析度出时现，在如定图向（凝a固）的所铸示，
在锭固中/，液其界特面征前是沿偏出析现带偏平析行层于， 使固界／面液处界过面冷，度并降沿低着（凝b固）方，向界 面此周生时期长，性受界地到面出抑前现制沿。液，体但的在过界冷面图上 偏如（析d度）较所小示的。地平方界，面晶均体匀将向前优 先生长生一长段穿距过离偏后析层，，又并出现长偏出析分 枝和，界富面溶过质冷的（液e，体f）被，封界闭面在生枝 晶长当固重间/新，液受当界到枝面抑晶过制继冷续。度生如降长此低并周生与期长相性受 邻地阻枝时重晶，复连，如接果在一界定起面向时前凝沿固，过地再冷铸一度锭次足纵形 成断够宏面大观就，的形则平成可界一能面条由（一侧c条壁）。地形带成状新偏晶 析粒。，并在界面局部突出生长茜， 很快长大而横穿富溶质带前沿， 将其封闭在界面和新晶粒之间， 于是也形成带状偏析。
7Байду номын сангаас1 偏析
• 铸锭中化学成分不均匀的现象称为偏析。 • 显微偏析：一个晶粒范围内的偏析； • 宏观偏析两类：较大区域内的偏析，故又称为区域偏析。
1
7.1 偏析
枝晶偏析一般通过加工和热处理可以消除，但在枝晶臂间 距较大时则不能消除，会给制品造成电化学性能不均匀。
晶界偏析是低熔点物质聚集于晶界，使铸锭热裂倾向增大， 并使制品易发生晶界腐蚀。
Cs=kC（o 1-fs）（k-1）
4
7.1.1.2 晶界偏析
k＜1的合金凝固时，溶质会不断自固相向液相排出，导
致最后凝固的晶界含有较多的溶质和杂质，形成晶界偏析。
当固溶体合金铸锭定向凝固得到胞状晶时，k＜l的溶质也
会在胞状晶晶界偏析，形成胞状偏析，胞状晶是一种亚结 构，故胞状偏析实际是一种亚晶界偏析。
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7.2.2 缩孔与缩松的形成
• 缩松是在同时凝固的条件下．最后凝固的地方因收缩造成 的孔洞得不到金属的补缩而产生的。
影响枝晶偏析的因素还有：合金原始成分，溶质分布系数
k，扩散系数D及凝固速度R等。
其他因素一定时，合金的液相线和固相线之间的水平距离
越大、合金越易产生枝晶偏析。
合金一定时，影响枝晶偏析的主要因素是R。R大，溶质难
于扩散均匀，故偏析大。但是，随着冷却速度增大，R也 增大，晶粒变细．枝晶偏析度反而降低。
o 缩孔和缩松的形状不规则，表面不光滑，故易与较圆滑的
气孔相区别。但铸锭中有些缩孔常为析出的气体所充填， 孔壁表面变得较平滑，此时既是缩孔也是气孔。
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7.2 缩孔与缩松
• 7.2.1 金属的凝固收缩
• 凝固过程中金属的收缩包括凝固前的液态收缩、由液态 变为固态的凝固收缩及凝固后的固态收缩。液态及凝固收 缩常以体积的变化率来表示，称为体收缩率 ：
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7.2.2 缩孔与缩松的形成
20
7.2.2 缩孔与缩松的形成
• 缩孔容积为：
V孔＝V液
V液（Tp－TS
)+V
液－
1 2
V固(Ts
-Tf
)
(7.3)
• 综上所述，集中缩孔是在顺序凝固条件下，因金属液态和 凝固体收缩造成的孔洞得不到金属液的补缩而产小的。缩
孔多出现在铸锭的中部和头部，或铸件的厚壁处、内浇口 附近以及两壁相交的“热节”处。
• 柱状晶区的凝固速度小于激冷区， 凝固由外向内进行。K＜1时，柱状 晶区先结晶部分，含溶质较低，而 与之接触的液相含溶质较高，故随 后结晶部分溶质员逐渐升高。与此 同时，游离到中心区的晶体由内向 外缓慢生长，并不断排出镕质，形 成中心等轴晶区，直至与柱状晶区 相交为止，铸锭的凝固即告完成。 因此，铸锭断面柱状晶区与中心等 轴晶区交界区域偏析最大。
7.1.2 宏观偏析
• 反偏析与正偏析相反。k＜ 1的合金铸锭发生反偏析时， 铸锭表面的溶质高于合金 的平均成分，中心的溶质 低于合金的平均成分。
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7.1.2 宏观偏析
• 通常，铸锭中的正偏折分布状况与 铸锭组织的形成过程有关。表面细 等轴晶是在激冷条件下形成的，合 金来不及在宏观范围内选分结晶， 故不产生宏观偏析。
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7.1.2.2 带状偏析
13
7.1.2.3 重力偏析
14
7.1.3 防止偏析的主要途径
15
7.2 缩孔与缩松
o 在铸锭中部、头部、晶界及枝晶间等地方，常常有一些宏
观和显微的收缩孔洞，通称为缩孔。
o 容积大面集中的缩孔称为集中缩孔； o 细小而分散的缩孔称为缩松，其中出现在晶界或枝晶间的
缩松又称为显微缩松。
V
V
V1 V2 V1
100% V (T1 T2 ) 100%
V
L1 L2 L1
100% L (T1 T2 ) 100%
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7.2.1 金属的凝固收缩
• 总的体收缩率为：
V V液 V凝 V固
18
7.2.2 缩孔与缩松的形成
• 集中缩孔(简称为缩孔)是铸锭在顺序凝固的条件下，由 金属的体收缩引起的。金属浇入锭模后，凝固主要是由底 向上和由外向里逐层地进行，经过一段时间后便形成一层 凝壳，由于液态和凝固收缩，因而液面下降。以后随着温 度的继续降低，凝壳一层一层地加厚，液面不断降低，直 至凝固完成为止。在铸被最后凝团的中上部，形成一个如 图7－8（e）所示的倒锥形缩孔。
宏观偏析会使铸锭及加工产品的组织和性能很不均匀。宏 观偏析不能靠均匀化退火予以消除或减轻，所以在铸锭生 产中要特别防止这类偏析。
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7.1.1 显微偏析
• 由于铸锭冷凝饺快， 固液两相中溶质来不 及扩散均匀，枝晶内 部先后结晶部分的成 分不同，这就是枝晶 偏析，或称为晶内偏 析。
3
7.1.1 显微偏析
晶界偏析不能通过均匀化退火予以消除。
5
7.1.1.2 晶界偏析
6
7.1.1.2 晶界偏析
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7.1.2 宏观偏析
• 正偏桥与反偏杆：正偏是在顺序凝固条件下，溶质k＜1的 合金，固/液界面处液相中的溶质含量会越来越高，因此 愈是后结晶的固相，溶质含量也就愈高；
• k＞1的合金愈是后结晶的固相，溶质含量愈低。铸锭断面 上此种成分不均匀现象称为正偏桥。这意味着，k＜1的合 金铸锭，其表面和底部的溶质量低于合金的平均成分，中 心和头部的溶质量高于合金的平均成分。
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7.1.2 宏观偏析
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7.1.2.2 带状偏析
当金属液中溶质的扩散速度小 • 于带凝状固偏速析度出时现，在如定图向（凝a固）的所铸示，
在锭固中/，液其界特面征前是沿偏出析现带偏平析行层于， 使固界／面液处界过面冷，度并降沿低着（凝b固）方，向界 面此周生时期长，性受界地到面出抑前现制沿。液，体但的在过界冷面图上 偏如（析d度）较所小示的。地平方界，面晶均体匀将向前优 先生长生一长段穿距过离偏后析层，，又并出现长偏出析分 枝和，界富面溶过质冷的（液e，体f）被，封界闭面在生枝 晶长当固重间/新，液受当界到枝面抑晶过制继冷续。度生如降长此低并周生与期长相性受 邻地阻枝时重晶，复连，如接果在一界定起面向时前凝沿固，过地再冷铸一度锭次足纵形 成断够宏面大观就，的形则平成可界一能面条由（一侧c条壁）。地形带成状新偏晶 析粒。，并在界面局部突出生长茜， 很快长大而横穿富溶质带前沿， 将其封闭在界面和新晶粒之间， 于是也形成带状偏析。
7Байду номын сангаас1 偏析
• 铸锭中化学成分不均匀的现象称为偏析。 • 显微偏析：一个晶粒范围内的偏析； • 宏观偏析两类：较大区域内的偏析，故又称为区域偏析。
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7.1 偏析
枝晶偏析一般通过加工和热处理可以消除，但在枝晶臂间 距较大时则不能消除，会给制品造成电化学性能不均匀。
晶界偏析是低熔点物质聚集于晶界，使铸锭热裂倾向增大， 并使制品易发生晶界腐蚀。
Cs=kC（o 1-fs）（k-1）
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7.1.1.2 晶界偏析
k＜1的合金凝固时，溶质会不断自固相向液相排出，导
致最后凝固的晶界含有较多的溶质和杂质，形成晶界偏析。
当固溶体合金铸锭定向凝固得到胞状晶时，k＜l的溶质也
会在胞状晶晶界偏析，形成胞状偏析，胞状晶是一种亚结 构，故胞状偏析实际是一种亚晶界偏析。
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7.2.2 缩孔与缩松的形成
• 缩松是在同时凝固的条件下．最后凝固的地方因收缩造成 的孔洞得不到金属的补缩而产生的。
影响枝晶偏析的因素还有：合金原始成分，溶质分布系数
k，扩散系数D及凝固速度R等。
其他因素一定时，合金的液相线和固相线之间的水平距离
越大、合金越易产生枝晶偏析。
合金一定时，影响枝晶偏析的主要因素是R。R大，溶质难
于扩散均匀，故偏析大。但是，随着冷却速度增大，R也 增大，晶粒变细．枝晶偏析度反而降低。
o 缩孔和缩松的形状不规则，表面不光滑，故易与较圆滑的
气孔相区别。但铸锭中有些缩孔常为析出的气体所充填， 孔壁表面变得较平滑，此时既是缩孔也是气孔。
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7.2 缩孔与缩松
• 7.2.1 金属的凝固收缩
• 凝固过程中金属的收缩包括凝固前的液态收缩、由液态 变为固态的凝固收缩及凝固后的固态收缩。液态及凝固收 缩常以体积的变化率来表示，称为体收缩率 ：
19
7.2.2 缩孔与缩松的形成
20
7.2.2 缩孔与缩松的形成
• 缩孔容积为：
V孔＝V液
V液（Tp－TS
)+V
液－
1 2
V固(Ts
-Tf
)
(7.3)
• 综上所述，集中缩孔是在顺序凝固条件下，因金属液态和 凝固体收缩造成的孔洞得不到金属液的补缩而产小的。缩
孔多出现在铸锭的中部和头部，或铸件的厚壁处、内浇口 附近以及两壁相交的“热节”处。
• 柱状晶区的凝固速度小于激冷区， 凝固由外向内进行。K＜1时，柱状 晶区先结晶部分，含溶质较低，而 与之接触的液相含溶质较高，故随 后结晶部分溶质员逐渐升高。与此 同时，游离到中心区的晶体由内向 外缓慢生长，并不断排出镕质，形 成中心等轴晶区，直至与柱状晶区 相交为止，铸锭的凝固即告完成。 因此，铸锭断面柱状晶区与中心等 轴晶区交界区域偏析最大。