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《上引铸造无氧铜杆的气孔特征及其形成机理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、实用研究特种铸造及有色合金1997年第5期上引铸造无氧铜杆的气孔特征及其形成机理广东工业大学袁鸽成X汪沛雨黎祚坚摘要采用光学显微镜观察了上引法铸造无氧铜杆出现的气孔缺陷,结果发现:气孔以铜杆轴心为中心,均匀分布于一环形区域内。从上引铸造的凝固特点及热力学的观点分析了上述气孔的形成机理,认为气孔是由于水蒸汽H2O(g)所造成,即溶解于铜液中的氢(H)和氧(O)发生水蒸汽反应:2[H]+[O]=H2O(g)。水蒸汽与潮湿的气候及未严格干燥的炉料密切相关。关键词:上引铸造无氧铜气孔GasHoleCharacteristicsandFo
2、rmingMechanismofOxygenFreeCopperRodwithUp-CastingYuanGechengWangPeiyuLiZuojiang(GuangdongUniversityofTechnology)ABSTRACTGasholecharacteristicsofoxygenfreecopperrodwithUp2castingwasobservedbymeansofopticalmicroscope(OM).Itisdemonstratedthatgasholesequallydistributeint
3、hedistrictofcircu2larityaroundtheaxialcenterofcopperrod.AccordingtosolidificationcharacteristicofUp2castingandthermodynamictheory,theformingmechanismofgasholeswasanalyzed.Itispresentedthatthegasholeswerecausedbyvapours.HydrogenreactswithoxygenandformswatervapourH2O(g
4、),thatis,2[H]+[O]=H2O(g).Watervapoursareassociatedwithhumidclimateandwetrawmaterials.KeyWords:Up-Casting,OxygenFreeCopper,GasHole无氧铜杆是生产优质电线电缆的基础材料之一,近晰,呈现典型的铸件气孔形貌。图1b为样品浸蚀后的铸年来,随着无氧铜杆生产技术的改进,电线电缆的性能态横断面组织微观形貌,由图可见,与一般的铸造法相[1～3]和质量不断提高。国外引进和国内自行设计的上引比,中心等轴晶区域很小,柱状晶几
5、乎生长至杆部中心,铸造法就是一种生产无氧铜杆的高新技术,上引铸造法可见气孔分布于晶界或晶内。-6炉体密封性好,氧含量可以控制在3×10左右,铸杆直径小,能铸造直径为12mm或更小的杆坯,铸杆直接进行拉伸成卷,与其它的生产工艺相比,明显地提高了生产效率。然而,遇上潮湿的气候,熔铸环境中的水蒸汽分压增大,若熔铸条件控制不当,铜杆易形成气孔缺陷,[1,4]严重时造成铜杆上引断裂,使上引过程无法进行。研究上引铸造无氧铜杆的气孔特征,从上引法熔铸特点及热力学理论阐述气孔的形成机理,并提出相应的消除气孔措施。a.未浸蚀b.已浸蚀(偏光)1断
6、面组织及气孔形貌图1铜杆的横截面形貌及气孔特征合金牌号为无氧铜,样品为<12mm的铸杆,取其2分析与讨论横断面,磨光、抛光后制得金相样品,然后采用光学显微211上引铸造气孔的形成过程镜(OM)观察断面组织及气孔形貌和分布。金相照片如图1所示。图1a为未经浸蚀的横断面形貌,气孔的形貌上引法铸造基本原理如图2所示,熔炼炉中的铜液和分布清晰可见,气孔以铜杆轴心为中心,分散性地分转移至保温炉,为防止氧化,保温炉一般具有很好的密布于一环形区域内,其截面形状为圆形,边缘光滑、清封性。保温炉上口接石墨结晶器,在一定的牵引力作用X袁鸽成,广东(
7、510090)收稿日期:1997-05-2713MPa,这时铜中氢气溶解度可以推算如下,设铜液温度为1083℃。因为存在平衡反应:H2=2[H],根据西华特定律可求出平衡常数:2K=[H]öPH,21ö2[H]=K′PH2式中K,K′——平衡常数;PH——环境中氢气分压力,MPa2[H]——氢在铜中的溶解度,mlö100g当PH=0.1MPa时,[H]=5.5mlö100g,代入上2图2上引铸造原理示意图式得K′=17.4。根据气体分析数据,铸造环境中的氢气-6-8[6]下,铜液上引结晶凝固。由此可见,金属自上而下凝固,分压在5
8、×10～5×10MPa,这样在1083℃的铜-61ö2与一般的上口敞流浇铸法恰恰相反,形成的液穴形状为液中溶解的氢量为[H]=17.4×(5.0×10)=近似倒锥形。由于引出的铜杆直径小,结晶冷却速度快,0.039mlö100g,该值远小于1083℃固体铜中氢的
