铝合金铸锭中显微疏松的评价方法与流程

本发明涉及冶金检测，具体而言，涉及一种铝合金铸锭中显微疏松的评价方法。

背景技术：

1、在铝加工生产中，铸锭质量影响着最终产品的质量。从铸锭中遗传的缺陷往往很难通过后续加工和热处理得到完全修复，因此提高铝合金铸锭质量是获得高品质铝合金产品的基础，其中对铸锭质量的检测和评价尤为重要。目前，针对铝合金铸锭质量的评价方法主要集中在化学成分、氢含量、渣含量、晶粒尺寸等方面，而对铸锭中显微疏松评价方法的研究较少。随着铝合金产品应用越来越广泛，特别是在航空、航天、轨道交通等高端产品上，对合金构件的力学性能要求极为苛刻。然而由于显微疏松的存在破坏了基体的连续性，在服役过程中疏松缺陷很可能成为疲劳开裂的起源，从而导致构件开裂失效，甚至造成重大事故。因此，对铝合金铸锭显微疏松的检测和控制具有重要意义。

2、目前，铝合金铸锭显微疏松的常用检测方法包括gb/t 3246.2中的低倍组织检验方法，该方法首先对铸锭表面进行碱蚀，然后用肉眼或放大镜对试片表面的低倍组织和缺陷进行观察。低倍法仅是在宏观尺度上检测铸锭中的大尺寸缺陷，但随着铝合金产品质量要求的不断提升，低倍法的检测精度已无法满足高端铸锭对显微疏松的要求。另一种常用方法为金相法，该方法是在铸锭指定位置上取一块10mm×10mm×10mm的金相试样，对其中的一个面进行打磨、抛光，然后在光学显微镜下观察其中的显微疏松。然而，金相法的观察区域小，观察区域的代表性并不强；此外，金相法从取样、制样，再送至实验室分析的周期较长，结果反馈慢，跟不上现场调整铸造工艺的节奏。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种铝合金铸锭中显微疏松的评价方法，以解决现有技术中铸锭显微疏松的检测和评价方法存在析区域小、代表性差、检测精度低、分析周期长等问题。

2、为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种铝合金铸锭中显微疏松的评价方法，该评价方法包括：步骤s1，将铝合金铸锭依次进行切割、表面加工、腐蚀处理，得到铝合金铸锭试片；步骤s2，采用着色剂对铝合金铸锭试片的检测面进行着色处理后，对着色处理后检测面依次进行清洗处理、干燥处理，得到处理后试片；步骤s3，采用显像剂对处理后试片进行显像处理，得到显像后试片；步骤s4，将标尺置于显像后试片上，对显像后试片的检测面进行拍照，将照片输入图像处理软件中，通过设置颜色阈值，将显微疏松的痕迹与周围基体进行区分，统计显微疏松的数密度，并对铝合金铸锭试片中的显微疏松进行评价。

3、进一步地，上述步骤s4中，颜色阈值r=0~255。

4、进一步地，上述显微疏松的数密度记为n，当0个/cm2＜n≤10个/cm2时，将显微疏松的等级评价为i级；当10个/cm2＜n≤50个/cm2时，将显微疏松的等级评价为ii级；当50个/cm2＜n≤100个/cm2时，将显微疏松的等级评价为iii级；当100个/cm2＜n时，将显微疏松的等级评价为iv级，显微疏松的等级从i级到iv级表示铝合金铸锭试片中的显微疏松程度逐渐增加。

5、进一步地，上述着色处理的过程包括：将着色剂喷涂在铝合金铸锭试片的检测面上进行静置处理，得到着色处理后检测面；静置处理的时间范围为10min~30min，着色剂的质量与铝合金铸锭试片的检测面的面积之比为200~300：1g/m2。

6、进一步地，上述显像处理的过程包括：将显像剂喷涂在处理后试片的检测面上进行显像处理，得到显像后试片；将显像后试片水平静置10min~30min后进行观察；喷出显像剂的喷嘴与处理后试片的检测面之间的距离为100mm~300mm，重复进行喷涂2~3遍。

7、进一步地，上述显像剂与着色剂的质量比为0.7~1.5：1。

8、进一步地，上述腐蚀处理的过程包括：采用碱性溶液对见光后所得试片的检测面进行浸润处理，得到浸润后试片；对浸润后试片依次进行洗涤、擦拭和烘干，得到铝合金铸锭试片；其中，碱性溶液的浓度为60g/l~120g/l，碱性溶液为氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液；腐蚀处理的温度为20℃~40℃，腐蚀处理的时间为3min~15min。

9、进一步地，采用脱脂棉蘸取酸性溶液对洗涤所得试片进行上述擦拭，酸性溶液的体积分数为20%~30%，酸性溶液选自硝酸或硫酸中的任意一种。

10、进一步地，上述干燥处理的过程包括：使用风枪或吹风机对铝合金铸锭试片的检测面进行干燥处理，其中，风枪或吹风机的出风口与检测面呈30~60°。

11、进一步地，上述清洗处理的水温范围为10℃~40℃，和/或与检测面接触的水柱形状为扇形，和/或出水喷头与检测面之间的距离为100mm~300mm。

12、应用本发明的技术方案，本发明提出一种可以快速、全面，且方便在现场使用的铸锭显微疏松的检测和评价方法。具体地，本发明的着色和显像主要是基于毛细管原理。当铸锭试片的检测面上存在显微疏松的开口，那么开口下方细小、曲折的通道即等效于毛细管，对开口处的着色剂产生毛细作用。着色剂的表面张力较小，当附着在孔洞开口处时，将会被吸入孔洞中；在清洗过程中，水的表面张力较大，故无法将孔洞内的着色剂清洗干净。在喷涂显像剂后，显像剂像是一张“宣纸”附着在疏松孔洞的上方，将孔洞内的着色剂吸出；随后，着色剂的染料会在显像剂中晕开、放大，从而对显微疏松进行放大成像，并在宏观尺度下用肉眼观察到铸锭中的显微疏松。因此，在显像后可以看到疏松孔洞被放大的痕迹，这也是显微疏松可以在低倍下被观察到的主要原因。进一步地，本申请的以上评价方法除能够统计试片中较大区域内显微疏松的数量和分布外，还可以根据显像痕迹的大小初步预测显微疏松体积的大小。与现有技术中相比，本发明方法所使用原辅材料的成本较低，且不需要投入特殊设备，工艺操作简单、分析区域大、结果方便统计、结果代表性强、检测精度高，并可以实时反馈结果；适用于原生/再生、变形/铸造等各种铝合金铸锭的显微疏松测定；尤其适用于大规格铝合金铸锭中显微疏松数量和分布的检测、统计与评价。

技术特征：

1.一种铝合金铸锭中显微疏松的评价方法，其特征在于，所述评价方法包括：

2.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于，所述步骤s4中，所述颜色阈值r=0~255。

3.根据权利要求1或2所述的评价方法，其特征在于，所述显微疏松的数密度记为n，当0个/cm2＜n≤10个/cm2时，将显微疏松的等级评价为i级；当10个/cm2＜n≤50个/cm2时，将显微疏松的等级评价为ii级；当50个/cm2＜n≤100个/cm2时，将显微疏松的等级评价为iii级；当100个/cm2＜n时，将显微疏松的等级评价为iv级，所述显微疏松的等级从i级到iv级表示所述铝合金铸锭试片中的显微疏松程度逐渐增加。

4.根据权利要求1或2所述的评价方法，其特征在于，所述着色处理的过程包括：

5.根据权利要求1或2所述的评价方法，其特征在于，所述显像处理的过程包括：

6.根据权利要求1或2所述的评价方法，其特征在于，所述显像剂与所述着色剂的质量比为0.7~1.5：1。

7.根据权利要求1或2所述的评价方法，其特征在于，所述腐蚀处理的过程包括：

8.根据权利要求7所述的评价方法，其特征在于，采用脱脂棉蘸取酸性溶液对洗涤所得试片进行所述擦拭，所述酸性溶液的体积分数为20%~30%，所述酸性溶液选自硝酸或硫酸中的任意一种。

9.根据权利要求1或2所述的评价方法，其特征在于，所述干燥处理的过程包括：

10.根据权利要求1或2所述的评价方法，其特征在于，所述清洗处理的水温范围为10℃~40℃，和/或与所述检测面接触的水柱形状为扇形，和/或出水喷头与所述检测面之间的距离为100mm~300mm。

技术总结
本发明提供了一种铝合金铸锭中显微疏松的评价方法。该评价方法包括：步骤S1，将铝合金铸锭依次进行切割、表面加工、腐蚀处理，得到铝合金铸锭试片；步骤S2，采用着色剂对铝合金铸锭试片的检测面进行着色处理后，对着色处理后检测面依次进行清洗处理、干燥处理，得到处理后试片；步骤S3，采用显像剂对处理后试片进行显像处理，得到显像后试片；步骤S4，将标尺置于显像后试片上，对显像后试片的检测面进行拍照，将照片输入图像处理软件中，通过设置颜色阈值，将显微疏松的痕迹与周围基体进行区分，统计显微疏松的数密度，并对铝合金铸锭试片中的显微疏松进行评价。该方法分析区域大、结果代表性强、检测精度高，并可以实时反馈结果。

技术研发人员：宋炜,蒋会学,郑志凯,李虎田,杨荣东,毛晓东,张宗权,罗德维,王国军,王强,李翠红
受保护的技术使用者：中铝材料应用研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1