[发明专利]一种大规格空心铸锭及铸锭方法

说明书

本发明属于铝合金技术领域，具体涉及一种大规格空心铸锭及铸锭方法。所述大规格空心铸锭，以质量百分比计，其化学成分为：Si≤0.4%，Fe≤0.4%，Cu≤0.1%，Mn0.7‑1.1%，Mg5.5‑6.5%，Cr≤0.1%，Ni≤0.04%，Zn≤0.2%，Ti≤0.15%，Be0.001‑0.005%，Zr0.05‑0.15%，Na≤10ppm，Ca≤10ppm，余量为Al和不可避免的杂质元素，Fe＞Si且m%(Fe‑Si)=0.06‑0.1%；所述铸造方法包括配料、熔炼净化、铸造和均质处理，通过研究加料结构、熔炼温度、精炼介质、精炼气体以及操作方式，确定最优的熔体净化工艺；通过选择最优铸造温度、铸造速度克服开裂倾向缺陷；通过两级均质处理工艺确保组织均匀，促进变形的均匀性，抑制再结晶，提高合金的最终性能；增加电磁线圈实现铸造工装改造升级，提供外场辅助，大规格铸棒易于铸造成型。

技术领域

本发明属于铝合金技术领域，具体涉及一种大规格空心铸锭及铸锭方法。

背景技术

航天航空、核电、汽车、国防军工、高铁和轨道交通等行业的快速发展，对高性能铝合金无缝铝管的需求逐年增加。大规格空心铸锭的制备是高端大规格高性能铝合金型材制备的前提。然而大规格空心铸锭外径（φ816mm，内径φ360mm）往往铸造困难，在铸造过程中经常出现拉裂、成层、冷隔、化合物、偏析瘤等缺陷，造成几何废品过多，且有的缺陷无法通过机械加工处理掉而使整炉铸锭报废。随着铸锭尺寸的增大，会出现以下几个控制难点：超大直径铸锭由于冷却速度和合金元素扩散速度的差别，降低铸锭各部位化学成分的均匀性；由于铸锭直径大和冷却速度的局限性，在晶粒细化剂添加量一定的情况下，很难实现均匀而细小的晶粒组织。

发明内容

针对现有技术中大规格空心铸锭存在的偏心、裂纹、成分不均匀等问题，本发明提供一种大规格空心铸锭及铸锭方法，以解决上述技术问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种大规格空心铸锭，以质量百分比计，其化学成分为：Si≤0.4%，Fe≤0.4%，Cu≤0.1%，Mn0.7-1.1%，Mg5.5-6.5%，Cr≤0.1%，Ni≤0.04%，Zn≤0.2%，Ti≤0.15%，Be0.001-0.005%，Zr0.05-0.15%，Na≤10ppm，Ca≤10ppm，余量为Al和不可避免的杂质元素，Fe＞Si且m%(Fe-Si)=0.06-0.1%。

进一步的，以质量百分比计，其化学成分为：Si≤0.15%，Fe≤0.25%，Cu≤0.05%，Mn0.8-1.0%，Mg6.1-6.4%，Cr≤0.04%，Ni≤0.04%，Zn≤0.1%，Ti0.03-0.05%，Be0.001-0.003%，Zr0.06-0.11%，Na≤10ppm，Ca≤10ppm，余量为Al和不可避免的杂质元素，Fe＞Si且m%(Fe-Si)=0.06-0.1%。

本发明中的主要合金元素的作用基于以下原理：

Si、Fe在Al-Mg合金中属于有害杂质，要严格控制Si、Fe含量。与Mg形成Mg₂Si相，在Mg过剩的情况下会降低了Mg₂Si相在基体中的溶解度，所以Si不但强化作用不大，反而会降低合金的塑性和耐腐蚀性。Fe与合金中的Cr形成难溶解的金属间化合物使铸锭组织中出现硬脆的化合物，不利于加工。此外，Fe在此合金中还可以与Al形成阳极相，降低合金的耐腐蚀性，随着Fe含量的增加，年腐蚀深度几乎呈直线上升。同时还要控制Fe＞Si这有利于降低铸锭的裂纹倾向。Fe＞Si0.06-0.1%，减少β相AlFeSi相的生成从而大幅度减少裂纹倾向。