0 前言

当前，轻质材料技术的开发与应用已成为了汽车轻量化的主要技术之一。铝、镁、钛合金材料已成为汽车减轻自重、提高节能性和环保性的首选材料，本文所研究的是一种由日本研发的用于汽车防抱死系统的高硅高钛铝合金。该合金添加了较多含量的硅、钛元素，满足了汽车对零件较高的耐磨性、耐高温、耐蚀性等性能要求。

The acoustic impedance of the perforated plate is related to the acoustic resistance and mass reactance of the orifice on the assumption that the interaction between the orifices,if they are sparsely distributed,can be neglected.

但在实际生产中我们发现挤压型材内出现了含Ti量较高的粗大化合物，且数目较多。该种异常粗大的金属化合物又硬又脆，严重破坏了组织的均匀性，并且变形过程中在粗大化合物与基体的界面产生很大的应力集中，制品受力时很容易产生裂纹，严重降低了制品性能[1]。因此，我们针对该种缺陷展开研究，分析其形成原因，制定改善措施，从而解决该种组织缺陷，提升铸棒质量。

1 型材缺陷描述

1.1 低倍组织

采用100g/L的NaOH溶液，将型材缺陷面浸蚀10～15min，获得缺陷低倍组织。在靠近型材边部，可观察到一段长约80mm、暗黑色的“弧形”异物，其与基体结合欠致密，且内部有破碎痕迹。

远程指导该车维修过程如下。连接“众泰”诊断电脑，读取到整车控制系统有两个故障码：P1900和P1915(图1)，但检测仪上注明均是历史故障码，含义为“母线欠压停机”和“母线欠压报警”。除此之外，没有检测到其他有价值的信息，而且该车加速无反应的故障现象出现频率极低，不易再现。只能根据历史故障码的内容，以先简后繁的顺序进行分析。所谓“母线”应指动力电池的正负输出线，“母线欠压”故障即指动力电池的电压不足，可能导致动力电池电压不足的原因如下。

1.2 显微组织

在金相显微镜下观察铸棒铸态的显微组织，发现铸棒的心部、1/2半径处以及边部均有大小不一的针状Al3Ti粗大化合物。图2为铸棒A不同位置的心部金相照片，化合物尺寸在100～130μm之间，随着铸造长度的增加，铸型内熔体温度升高，其尺寸有所减小。在铸造过程中，如果熔体凝固的冷却强度不够，将降低铸棒的结晶速度，会给初晶化合物的长大提供充分的时间；其次，熔质再分配或搅拌程度不够，也会使局部元素富集导致熔体成分不均，促使Al3Ti粗大化合物的形成。

 

  

图1 型材缺陷金相组织

采用ZEISS EVO 18型扫描电子显微镜对缺陷进行定性半定量分析，缺陷处除了Al基体外，还有少量的Si以及大量的Ti，具体结果见表1。由缺陷的形貌与成分判断该粗大化合物为Al3Ti。

 

表1 缺陷处定性半定量分析结果

  

元素Al Si Ti总量重量百分比/%59.99 5.96 34.04 100.00原子百分比/%70.66 6.75 22.59

2 缺陷形成原因分析

（1）Ti元素含量。该种Al-Mg-Si合金中Ti元素含量较高，为避免元素含量超过生成Al3Ti初晶化合物的界限，将Ti元素含量由之前的0.3%控制在0.25%以下。

由于铸棒中Ti元素含量较高，Ti元素添加量可能已经达到生成初晶化合物的成分范围，并且铸锭的凝固温度处于Al3Ti化合物的生成温度，从而为形成粗大的Al3Ti金属化合物提供了生长条件。此外，可能在使用的Al-Ti中间合金中存在粗大的化合物初晶，在熔炼时没有熔化或没有完全熔化，在铸造后被保留了下来。

2.1 成分分析

本文所研究的铝合金元素主要有Si、Mg、Mn、Cr、Ti、Cu和少量的杂质Fe等，为加强合金流动性，提高塑性以及铸造性能，合金中添加了较多含量的Si元素，使Mg、Si形成Mg2Si强化相的同时，还有较多的过剩Si。此外，为细化晶粒，提高合金强度、韧性、耐磨性、抗疲劳性等性能，合金中添加了较多含量的Ti元素，从而满足汽车零件对材料强度、耐蚀性和耐磨性等高要求[3]。具体合金配比如表2所示。

 

表2 合金化学成分(质量分数/%)

  

Ti 0.1～0.3 Si 3.0～5.0 Fe 0.15 Cu 0.1～0.4 Mn 0.05 Mg 0.6～1.2 Cr 0.05～0.2 Zn 0.5

2017年2月18日，辽宁省抚顺市侨联党组成员、副主席刘宇星作为辽宁省第五批援疆干部人才队伍中的一员，作为雷锋城的一分子，生平第一次踏上新疆这片幅员辽阔而又陌生的土地，在九师一六四团开始他三年的援疆工作。

2.2 铸态组织分析

因此，铸棒经过均匀化热处理之后，Al3Ti粗大化合物在形态、尺寸上与铸态几乎没有变化，且同铸态组织一样随着铸造温度的升高而尺寸减小。由此可知，均匀化过程对Al3Ti化合物的溶解没有影响。

 

表3 铸棒金相试样取样位置

  

试样编号 取样位置铸棒长度/mm 1000 1 2 3 20003000?

在型材缺陷处取金相试样，对其进行粗磨、精磨和机械抛光处理，用keller试剂腐蚀2min左右，采用ZEISS Observer AXIO型显微镜对其进行金相组织观察，如图1所示。异物整体呈圆弧形，有挤压后不同程度的破碎，大多呈针状，尺寸约20～300μm。

 

  

图2 铸棒A心部铸态金相组织

2.3 均匀化态组织分析

在通常工业生产的条件下，铸锭组织和成分会表现为不均匀性，为了改善或消除在冶金过程中形成的不均匀性，消除铸锭在铸造过程中产生的内应力，根据需要改善铸锭的内部组织，需要对铸棒进行均匀化退火[4]。

（2）熔炼工艺。在熔炼方面，延长了熔炼时间，并对熔体进行过热处理，避免中间合金熔化不完全，且可以消除组织遗传性，使合金性能更加优良[5]。如图4熔铸时程所示，将熔融合金液过热到780℃以上保温20～60min，之后投入激冷料降温至750℃左右，最大程度地把高温时的组织结构保留至低温，然后转入静置炉进行静置和精炼，同时加大电磁搅拌力度，待达到稳定状态后再开始铸造。

取含有粗大Al3Ti化合物缺陷的同批次任意一支铝棒A作为研究对象，在该铸棒长度L=1000mm、L=2000mm和L=3000mm处分别取厚25mm的样片，并在样片上取金相试样，如表3所示：中心处4块，1/2半径处1块，边部1块，金相试样尺寸L（25mm）×W（25mm）×H（25mm）。

3 解决措施

根据以上分析结果可知，Al3Ti粗大化合物的形成原因不是单一的，合金元素配比、熔炼工艺、铸造工艺均会促使Al3Ti粗大化合物的生成。因此，针对这一缺陷本文从合金元素、熔炼铸造工艺方面来改善，并通过实验进行验证：

  

图3 铸棒A均匀化状态金相组织(200倍)

铸锭中的粗大化合物是铸锭中存在的一次晶偏析化合物[2]。在铸造过程中，合金元素在熔融的金属液中，互相反应生成具有比较规则外形的一次晶，化合物的单个晶体长大到一定尺寸后，便从液穴中向结晶面飘落。当一次晶体在某一区域发生聚集现象，或者晶体呈分散而又密集的形式存在于结晶面上，造成晶粒尺寸粗大，即形成了粗大金属间化合物。对于粗大金属间化合物的形成，合金成分、结晶方式、冷却方式、铸造方式以及各项工艺参数等均会产生影响。本文通过对合金的成分分析、铸锭显微组织分析来明确产生Al3Ti粗大化合物的原因。

观察缺陷铸棒均匀化退火后的显微组织，如图3所示。铸棒内部枝晶网胞消除，非平衡相溶解，高熔点第二相部分溶解，达到了均匀化处理的基本要求。但Al3Ti化合物基本未被溶解，其色泽明亮，多为针状，多位于铸棒中心部位，中心尺寸较1/2半径处及边部较大，三处中心部位Al3Ti的长度分别为167.67μm、112.86μm和122.44μm，均远远超出了标准范围。但随着铸造长度的增加，铸型内熔体温度的升高，Al3Ti尺寸有所减小。

  

图4 合金熔铸时程曲线

（3）铸造工艺。将实际铸造温度提高到745℃以上，加大冷却水量，铸造工艺参数见表4。为保证熔体过热处理后可达到高温铸造的条件，在铸造过程中对各部分的熔体温度变化进行了实时监测，包括静止炉内、静止炉出口、除气机入口、除气机出口、过滤板出口，以及分流槽入口。

技术理性的认识论认为，知识是纯粹抽象的结果，不需要质疑。它只能由大学的研究者和学者来创造，其他的专业人员和技术人员只是把这些创造出来的理论应用到实践中。[6]由此衍生的对教学知识的理解是，教学知识体系也具有这些特征，教学知识体系中的学科知识、学科教学法知识是由大学的学科专家创造的，其中的教育学、心理学等知识是由大学的教育学者、心理学者创造的。教师只是知识的使用者或消费者。[7]因此，在教学知识体系的创造和扩展过程中，教师几乎处于集体失语的状态。[8]

通过对农村土地流转优先权的社会建构过程的解析，让我们能够更深刻地理解乡村社会的地权逻辑和实践规则，由此可更好地把握农村土地流转以及农业转型的社会机制及具体可能性。农村土地确权工作的一个重要目的就在于明确和稳定农村土地权属关系，为推动和扩大农村土地流转创造更加有利的制度条件。然而，农村土地流转优先权的建构实践给我们一种启示：农村土地流转所面临的问题不只是产权问题，而且还面临着伴随土地流转而产生的生产经营方式的变化如何与地方性社会进行整合和融合问题，实际上也就是新时代乡村社会的产业如何更加协调、更加顺利地整合这一大问题。

 

表4 铸造工艺参数

  

工艺参数流盘入口温度/℃≥745铸造速度/mm·min-1 40～70冷却水量/L·min-1 2000～4000

  

图5 铸造各部分温度随铸棒长度的变化

图5为铸造各部分熔体温度随铸造的变化曲线。静置炉内温度随铸造的进行而逐渐升高，在2000mm处的温度最高，但随后温度降低；静止炉出口与除气机入口的温差逐步缩小，但在1500mm以后又开始增大；除气机入口与出口的温度差别不大；过滤板出口与分流槽入口的温差变化不大，说明此段铝液流动较为稳定。铸造温度达到要求，铸造过程无异常。铸造结束后检测铸棒质量，无Al3Ti粗大化合物形成，且后续正常批量生产中也未再出现Al3Ti粗大化合物，成功地解决了该种缺陷。

4 结论

汽车防抱死系统用高硅高钛铝合金满足了汽车对零件较高的耐磨性、耐高温、耐蚀性等性能要求，但在挤压型材内出现了数目较多的Al3Ti粗大化合物。研究发现合金元素配比、熔炼工艺、铸造工艺均会促使Al3Ti粗大化合物的生成，通过控制Ti元素含量、熔体过热处理、延长熔炼时间、提高铸造温度和加大冷却水量等措施成功地解决了该种缺陷，保证了产品的性能要求。

参考文献

[1]肖亚庆，刘静安.铝加工技术实用手册[M].北京：冶金工业出版社，2012

[2]邢强.5×××系和7×××系铝合金中粗大金属间化合物的研究[J].有色金属加工，2009，38(6)：16-18

[3]贺永东，张新明.微量Cr、Mn、Ti、Zr细化7A55铝合金铸锭组织的效果与机理[J].中国有色金属学报，2005， 15(10)：1594-1601

[4]邓海波，张胜华.均匀化退火对6063铝合金型材组织与性能的影响[J].铝加工，1999(5)：43-47

[5]裴忠冶，李俊涛，田彦文，等.合金熔体过热处理的研究进展[J].材料导报，2006，20(9)：83-85