磁场对Cu-Pb-La过偏晶合金液-液分离的作用

本实验在Cu-80%Pb过偏晶合金凝固过程中添加稀土元素La,研究不同冷却速度下稀土元素在过偏晶合金凝固制备中的作用,并研究施加磁场对Cu-Pb过偏晶合金液-液分离区凝固组织的影响,探讨了磁场下第二相的迁移和分布规律,为均质偏晶合金制备技术的改进提供参考。结果表明,添加La元素可显著降低Cu-80%Pb凝固组织中的宏观偏析,促进第二相颗粒的均匀分布和细化。较快的冷却速度下添加La元素的作用更加明显,偏析程度显著降低,在此冷速下进一步施加1 T水平方向磁场,Cu-Pb-La合金凝固过程中宏观偏析得到了抑制,富Cu相颗粒弥散,组织分布均匀。     

旋转磁场及Ce对Sn-Bi合金凝固组织的影响

研究了旋转磁场及Ce对Sn-Bi合金凝固过程的影响。试验结果表明,对Sn-55Bi亚共晶合金,旋转磁场能显著地细化晶粒,抑制初生相Sn的生长,改善组织;对Sn-65Bi过共晶合金,施加旋转磁场消除了组织不均匀的现象,但对初生相Bi的细化作用不大;在Sn-65Bi过共晶合金中加入1%(质量分数)的Ce后施加旋转磁场,明显抑制了初生相的生长,大块Bi相得到显著细化,分析认为这是由旋转磁场及Ce共同作用的结果。     

Al-Cu-0.35Zr铸锭及其均匀化组织分析

利用电磁铸造技术对Al-Cu-0.35Zr合金进行连铸,研究磁场对粗大第二相Al3Zr的影响,以达到抑制初生相长大的目的;对铸锭进行均匀化处理,研究高含量的Zr元素在均匀化过程中的析出行为.结果表明,Al-Cu合金在电磁场的作用下晶粒得到了明显的细化;电磁铸造可以增强溶质扩散、提高溶质在α-Al中的固溶度、改善宏观偏析,明显降低粗大初生Al3Zr相的长度、宽度及其偏聚程度.     

交变磁场对ZL205A合金块状偏析的影响

采用自制的交变电磁场凝固装置,研究了交变磁场对ZL205A合金块状偏析组织和晶粒尺寸的影响,分析了交变磁场对ZL205A合金块状偏析组织的作用机理。结果表明,交变磁场不仅可以细化晶粒,也可有效减少晶粒内部的块状偏析组织。当励磁电流为5A时,平均晶粒尺寸可降至74.6μm,比未施加磁场时下降了25.37%,ZL205A合金中微量元素的块状偏析缺陷得到明显改善。     

旋转磁场对Sn-Bi合金凝固组织的影响

研究了Sn-Bi合金在不同凝固阶段施加旋转磁场对凝固组织的影响,分析了旋转磁场对各凝固组织的影响规律及细化作用.试验结果表明,对于Sn-55Bi亚共晶合金,旋转磁场对组织的影响主要是在初生相生成时产生的,所以β相处理效果接近于全程处理,初生Sn相被球化,呈颗粒状均匀分布在基体上;对于常规条件下重力偏析严重的Sn-65Bi过共晶合金,某个阶段的处理不能消除重力偏析,只有全程处理才能完全消除偏析,得到分布均匀的组织.     

行波磁场对ZL205A合金元素分布的影响

将行波磁场作用于ZL205A合金凝固过程中,研究了不同励磁电流强度的行波磁场对ZL205A合金试样中Cu元素分布、凝固组织以及晶粒尺寸的影响。结果表明,对ZL205A合金凝固过程中施加行波磁场,合金中Cu元素分布更均匀,细化相颗粒形成的明显沉积层厚度减小,且随着励磁电流强度的增加沉积层厚度逐渐减小,直至消失。经分析,这是由于行波磁场促进细化相颗粒向试样其他位置移动,避免其在底部沉积,同时提高了试样上部的形核率,减小了试样上部的晶粒尺寸。     

螺旋磁场对Pb-Sn合金成分偏析的影响

测试分析新型电磁搅拌器内螺旋磁场和旋转磁场的磁感应强度、分布和作用规律,研究螺旋磁场对Pb-80%Sn过共晶合金凝固组织影响的作用机理,并与无磁场和旋转磁场条件下合金凝固组织的形貌特征及成分分布进行对比分析。结果表明:螺旋磁场相比于旋转磁场可以在铸锭内部更大区域内形成均匀搅拌,更易于破碎和细化枝晶组织,既能促进椭球或球状晶的生成,又能更好地改善宏观偏析;在频率一定的情况下,初生相晶粒尺寸随着励磁电流的增大而减小;当励磁电流为125A时,旋转磁场和螺旋磁场细化晶粒的效果最好;继续增大电流,晶粒产生粗化;螺旋磁场可基本消除成分偏析,并在较小励磁电流(100A)下达到采用旋转磁场(125A)时的最佳搅拌效果。     

旋转磁场作用下的Pb-Sn合金组织研究

研究了旋转磁场对Pb-48％Sn亚共晶合金和Pb-67％Sn过共晶合金凝固组织影响的作用机理，对比分析在常规条件下和旋转磁场条件下Pb-48％Sn-0．1％Ce、Pb-80％Sn-0．1％Ce的合金凝固组织的形貌特征。实验证明：旋转磁场能够引起Pb—Sn合金熔体内部的流动，达到改善Pb-Sn合金比重偏析、细化晶粒和提高该合金综合性能的效果。此外，对于Pb-48％Sn、Pb-67％Sn合金，研究发现450mT静磁场的作用效果不明显。     

电磁场对共晶Al-2%Fe合金凝固组织的影响

在共晶Al-2%Fe合金凝固过程中分别施加旋转磁场和脉冲磁场,检测了未施加和施加磁场的合金凝固后的宏观和微观组织,以研究电磁场对合金凝固组织的影响。结果表明:未施加电磁场凝固的共晶Al-2%Fe合金的组织较粗大,Al_3Fe相为针状和"X"状;施加旋转磁场凝固的合金组织明显细化,由于受到电磁力的作用,使"X"形Al_3Fe相破碎成针状,并在铸型壁富集,形成大块状Al_3Fe相;施加脉冲磁场凝固的合金,铸型壁的激冷晶和树枝晶由于电磁力的作用而破碎,在铸锭中心形成柱状晶和细小的等轴晶。     

Ce、Sn对AZ91合金微观组织的影响

研究了Ce、Sn对AZ91合金微观组织的影响.试验发现,加入Ce后基体晶粒得到明显细化,同时基体中出现棒状的Al-Ce化合物.当合金中Ce加入量超过0.6%时,基体中Al-Ce相逐渐偏聚长大,晶粒细化效果下降.向AZ91-0.6Ce合金中添加不同含量的Sn时发现,合金中长棒状的Al-Ce相变细小且弥散分布于基体中.T4热处理后发现,Ce、Sn复合添加的合金比单独添加Ce元素的合金晶粒更加细小.添加0.6%的Ce 0.3%～0.5%的Sn后AZ91合金的晶粒由150～200 μm细化到60～80 μm.     

超声波和均匀化处理对Al-Mg-Si-Sn合金铸态组织的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、子能谱分析(EDS)等方法,研究了超声波处理和均匀化处理对Al-0.9Mg-1.2Si-(0.6～1.2)Sn铝合金的铸态组织的影响。结果表明,当Sn含量为0.6%时,该合金的铸态组织由ɑ-Al基体和非平衡第二相组成,大部分第二相分布于晶界处,晶粒较大且尺寸不均匀,晶粒中存在少量缩孔等铸造缺陷。当Sn含量增加到1.2%时,Mg2Sn相数量增加且粗化。合金经超声波振动处理后,铸锭组织中第二相明显破碎,晶粒细化,铸造缺陷明显减少。合金经过均匀化(540℃×6 h)处理后,部分非平衡第二相逐渐回溶到α-Al基体中,合金偏析得到改善,组织更均匀。     

螺旋磁场对金属凝固过程中成分偏析的影响

通过模拟钢连铸金属凝固的条件,以低熔点合金为研究对象,分析了螺旋磁场对凝固组织的影响。发现螺旋磁场能够消除成分偏析、碎断枝晶和细化凝固组织。同时,对比研究了不同磁场方式对凝固组织的影响。在相同电磁搅拌参数下,螺旋磁场比旋转磁场更能减小铸锭上下部成分之间的差异并细化晶粒,对促进铸锭成分均匀化有更好的效果;螺旋磁场电磁力分布更有利于形成较大区域的均匀搅拌,对形成等轴晶有明显的促进作用,且晶粒排列的方向性比旋转磁场处理下的更小,即各向同性效果更好。     

电磁复合场对Cu-Pb偏晶合金组织和性能的影响

制备了不同工艺条件下的Cu-37.4Pb偏晶合金,分析偏晶合金的组织结构和相组成,并研究了合金的摩擦磨损性能。结果表明,常规条件下制备的Cu-37.4Pb偏晶合金,主要由α-Cu、β-Pb以及偏析严重的Pb相组成,晶粒粗大,组织均匀性差;在强脉冲电流场下制备的偏晶合金,偏析严重的Pb相由块状变成较粗的短杆状且分布均匀。微重力电磁场制备的偏晶合金,块状的Pb变成稀疏分布的长条状,组织均匀性好,晶粒粗大。在强脉冲电流和微重力复合场下制备的偏晶合金的组织主要由α-Cu和β-Pb两相组成,晶粒呈等轴状,组织均匀性最好。摩擦磨损试验表明,复合场下制备的Cu-37.4Pb偏晶合金具有更小的摩擦因数和更低的磨损量,耐磨性能最好。     

行波磁场对Cu-Ni-Si-Mg合金组织和性能的影响

研究了在凝固过程中行波磁场对Cu-Ni-Si-Mg合金组织和性能的影响。结果表明,随着磁场电流强度的增加,在晶粒细化的同时,合金的组织形貌逐渐向等轴晶转变,树枝晶在磁场的作用下尺寸不断减小。磁场电流为90 A时晶粒细化效果最好,铸锭几乎全部由细小的等轴晶组成,晶粒尺寸降至(0.5±0.19) mm,相比于未加行波磁场的合金,晶粒细化了约94%。采用透射电子显微镜对显微组织进行观察,并对衍射花样进行标定,发现晶界处的析出相为δ-Ni2Si。在磁场电流为60 A的条件下,合金的拉伸性能最好,与未施加磁场的样品相比,屈服强度提高了41.8%,抗拉强度提高了12.9%,但合金的硬度不受行波磁场影响。本文通过行波磁场细化晶粒,为提高时效强化型铜合金的强度提供了一种可规模化生产的技术。     

纳米复合Al-Sn合金烧结中的组织和硬度变化

利用机械合金化制备纳米复合Al-Sn合金粉末,将其压制成型并烧结.运用X射线衍射仪、扫描电镜分析了纳米复合Al-Sn合金在烧结过程中的组织结构变化,测定了显微硬度.结果表明,随着烧结温度的升高,机械合金化制备的Al-Sn纳米复合结构长大.当烧结温度低于Al-Sn共晶温度时,Sn相分布均匀;当烧结温度超过Al-Sn共晶温度时,Sn相沿着粉末颗粒的周围呈网状分布,网状形态取决于球磨后的粉末颗粒尺寸.纳米复合Al-Sn合金的显微硬度随烧结温度的提高而降低,与传统的铸造方法相比,机械合金化方法显著强化了Al-Sn合金.     

磁场在材料凝固技术中的应用研究现状

介绍了磁场分类及其在材料凝固技术中的应用研究现状。磁场可分为稳态磁场和非稳态磁场,其中稳态磁场又可分为尖角磁场(CMF)、垂直磁场(VMF)、水平磁场(HMF);非稳态磁场可分为旋转磁场(RMF)、行波磁场(TMF)、脉动、脉冲、交变磁场(AMF、PMF)和复合电场磁场(EMF),同时具体阐述了每种磁场的机理及其在材料凝固技术中的应用情况。最后对未来的电磁凝固技术进行了展望。     

Ti和脉冲磁场对Al-4.5Cu合金凝固组织的影响

对比研究了未处理、Ti处理、脉冲磁场处理、Ti-脉冲磁场复合处理对Al-4.5Cu合金凝固组织的影响,同时对比了复合处理条件下不同的脉冲电压对合金凝固组织的影响。研究表明:Ti处理、脉冲磁场处理和复合处理均可以细化合金凝固组织,且复合处理的细化效果最为显著。复合处理条件下,在0～270 V范围内,随着脉冲电压的增加,合金凝固组织逐渐细化,合金的第二相分布情况基本与晶粒大小对应,即晶粒越小,第二相分布越均匀。     

低频电磁场水平连铸铝合金板坯铸态组织

研究了低频电磁场对水平连铸铝合金板坯铸态组织以及合金元素宏观分布的影响.将传统水平连铸铝合金板坯的铸态组织与低频电磁水平连铸板坯进行了比较.研究结果表明,在铝合金水平连铸中施加低频电磁场可显著提高铸锭品质,具体表现为:施加低频电磁场能够细化晶粒,削弱重力对铸锭凝固的影响,从而在整个铸锭横截面上获得细小均匀的铸态组织;施加低频电磁场能够减少负偏析和重力偏析,使溶质元素在铸锭横截面上的分布趋于均匀.     

电磁参数对7050铝合金凝固组织及元素分布的影响

研究了在不同磁场频率及电磁线圈甩数条件下结晶器内磁场的分布规律,并进行了静态浇注试验,考察了电磁场对7050铝合金凝固组织及溶质元素分布的影响.结果表明,电磁场能显著细化晶粒,使晶粒尺寸从未施加磁场时的171μm,细化到128μm;并有效地抑制了7050铝合金的反偏析问题.探讨了电磁场的作用机理.     

旋转交变磁场和静磁场对Al-18%Si合金变质处理的影响

分别研究了旋转磁场和静磁场对过共晶Al-18％Si合金变质处理的影响。结果表明：变质处理后．不施加磁场的条件下，块状初晶Si偏聚在试样边缘处，试样中心处为共晶Si；施加旋转交变磁场的条件下，粗大的板条状初晶Si偏聚在试样边缘处，试样中心处为共晶Si；施加静磁场的条件下，在试样整个横断面上初晶Si都是细小的块状，且大小和分布均匀。