低频电磁场对半连续铸造Al-Mg-Si-Cu合金显微组织的影响

采用低频电磁场半连续铸造工艺制备Al-Mg-Si-Cu铝合金铸锭,研究了低频电磁场对Al-Mg-Si-Cu铝合金铸锭组织的影响。结果表明,施加低频电磁场可以细化Al-Mg-Si-Cu铝合金铸锭的晶粒组织,减轻晶内元素的偏析程度。与常规半连续铸造相比,施加频率为20 Hz、电流为120 A的交变电磁场后,铸锭中的等轴晶组织增多,枝晶状组织减少,晶粒尺寸变得更加细小,铸锭边部和中心平均晶粒尺寸由常规半连续铸造的170和259μm分别降至133和187μm,同时有利于提高溶质元素在晶内的分布,很大程度上减轻了溶质元素的偏析。此外,低频电磁场的电磁振荡使得液穴内部温度场和流动场更趋均匀,溶质元素分配系数增大,结晶区间变小,抑制了树枝晶的生长,促进了Al-Mg-Si-Cu合金半连续铸锭中非枝晶组织的形成和溶质元素的强制固溶,并且抑制了溶质元素的偏析。     

超声-低频电磁复合物理场作用下对AZ61镁合金半连续铸造凝固组织的研究影响 影响

本文采用不同外场施加方式和半连续铸造制备Φ165mm AZ61镁合金锭坯,研究不同外场施加方式对AZ61镁合金锭坯晶粒尺寸和硬度的影响。结果表明,施加频率为30Hz、电流为60A的交变电磁场后,铸锭边部和中心平均晶粒尺寸由常规DC半连续铸造(DC)的248μm和276μm分别降至196μm和259μm,降低幅度分别达21%和6.2%,边部和中心细化程度差别较大明显不同;而施加超声-低频电磁复合场时,铸锭边部和中心平均晶粒尺寸由常规DC铸造的248μm和276μm分别降至185μm和208μm,降低幅度分别达25.4%和24.6%,中心区域细化程度大幅度提高。另外,与常规DC铸造相比,复合场铸造使合金铸锭的硬度提高且从铸锭边部到中心硬度差别明显减小。可见,超声场-低频电磁复合场半连续铸造弥补了电磁场的“集肤效应”,而电磁场的集肤效应弥补了超声的“聚集作用”,其复合场“取长补短”共同作用显著改善了AZ61镁合金锭坯的内部质量,使凝固组织更加均匀、细小,硬度提高并分布均匀。。另外,与常规DC铸造相比,复合场使合金铸锭的硬度有所提高且分布更为均匀。     

7050铝合金圆锭软接触电磁铸造过程数值模拟

模拟研究了7050铝合金圆锭常规铸造和软接触电磁铸造过程中的温度场和流动场。首先模拟了Φ300mm铸锭常规铸造过程中铸锭内部的温度变化,模拟结果与试验结果吻合良好,验证了模拟模型的准确性;利用该模型研究了软接触电磁铸造过程中Φ500 mm铸锭的温度变化规律。结果表明,施加软接触电磁场后,金属熔体受到分布于边部并指向中心的电磁力作用,电磁力的方向与铸锭轴线成一定的倾角。常规铸造时,Φ500 mm铸锭的液穴深度为212 mm。施加强度为0.3 T、频率为5~100 Hz的软接触电磁场后,铸锭液穴深度降至113~172 mm。当频率在10~25 Hz范围内变化时,铸锭液穴深度降至最低,为113~122 mm。     

复合物理场对AZ61镁合金半连续铸造凝固组织的影响

采取不同外场施加方式进行半连续铸造以制备Φ165 mm AZ61镁合金锭坯,研究不同外场施加方式对AZ61镁合金锭坯晶粒尺寸和硬度的影响。结果表明,施加频率为30 Hz、电流为60 A的交变电磁场后,铸锭边部和中心平均晶粒尺寸由常规半连续铸造(DC)的248和276μm分别降至196和259μm,降低幅度分别达21%和6.2%,边部和中心晶粒细化程度明显不同;而施加超声-低频电磁复合场时,铸锭边部和中心平均晶粒尺寸分别降至185和208μm,降低幅度分别达25.4%和24.6%,中心区域晶粒细化程度大幅度提高。另外,与常规DC铸造相比,复合场铸造使合金铸锭的硬度提高且从铸锭边部到中心硬度差别明显减小。可见,超声场-低频电磁复合场半连续铸造显著改善了AZ61镁合金锭坯的内部质量,使凝固组织更加均匀、细小,硬度提高并分布均匀。     

环缝式电磁搅拌对7N01合金连铸锭组织的影响

实现7N01铝铸锭组织细化均匀化是解决型材产品成材率低、力学性能不稳定、表面桔皮、条纹等缺陷问题的关键,为此开展了7N01铝合金铸锭环缝式电磁搅拌半连续铸造技术的研究。结果表明,施加环缝式电磁搅拌后,310mm规格的7N01合金连铸锭晶粒尺寸细化至200~300μm范围内,较普通铸锭晶粒尺寸降低了90%;晶粒自边部至心部尺寸分布范围由普通铸锭的800~3 200μm下降到施加环缝式电磁搅拌后的200~300μm内,均匀性得到显著改善;同时消除了普通铸锭易出现的粗大树枝晶等铸造缺陷,大大提高了铸锭质量。     

内置电磁熔体处理对大规格2219铝合金铸锭组织的影响

针对传统大规格2219铝合金铸锭存在的组织粗大不均,宏观偏析严重及第二相粗大等问题,采用内置电磁熔体处理半连续铸造方法制备了?630 mm 2219铝合金铸锭,通过光学显微镜、光谱仪、SEM等测试方法对铸锭进行了凝固组织与成分检测,研究了内置电磁熔体处理对大规格2219铝合金铸锭凝固组织细化的影响,揭示了溶质元素的分布规律。结果表明,相比普通半连续铸造,使用内置电磁熔体处理法制备的铸锭沿径向上晶粒细小,平均晶粒尺寸在200～300μm之间,组织整体上分布均匀,金属间化合物尺寸明显细化,晶间第二相呈断续网格状分布,Cu分布更均匀。     

低频电磁铸造6063铝合金的数值模拟和试验研究

采用ANSYS有限元法对低频电磁铸造铝合金过程进行了数值模拟，分析了频率为15Hz电流为150A，匝数为80匝时，铸锭边部及内部的磁感应强度分布，并在此条件下进行试验研究。试验结果表明，低频电磁铸造铝合金铸锭表面光洁，消除了铸锭表面的冷隔和表面偏析瘤，内部晶粒细小且为近球形，同时分析了质量改进的原因。     

低频电磁水平半连续铸造中磁场的分布及其对宏观偏析的影响

采用数值模拟的方法研究了低频电磁水平半连续铸造7075铝合金中不同强度及频率的磁场在熔体中的分布,并采用试验的方法研究了不同条件的磁场对铸锭宏观偏析的影响.将使用传统水平半连续铸造生产出的铸锭与低频电磁水平半连续铸造生产的铸锭进行了比较.研究结果表明:在传统水平半连续铸造工艺条件下,铸锭中易出现较严重的负偏析及重力偏析;然而,在低频电磁水平半连续铸造过程中,低频电磁场的存在明显削弱了铸锭中的宏观偏析.此外,磁场在熔体中的分布情况将直接影响其作用效果,提高磁场强度及适当降低磁场频率均有利于对宏观偏析的改善.     

电磁搅拌对镁合金铸锭宏观偏析的影响

研究了电磁搅拌对半连续铸造镁合金铸锭宏观偏析的影响。采用电磁铸造法制备了直径320 mm的AZ61镁合金铸锭,电磁搅拌施加电流为0~300 A,频率为15 Hz。利用化学分析法对比了不同电磁场强度下镁合金铸锭径向主要溶质元素的分布情况。结果表明,电磁搅拌可以有效改善镁合金铸锭主要溶质元素的分布,并且当施加电流强度为20~50 A时,铸锭径向元素偏析比明显减小,达到了改善镁合金铸锭宏观偏析的效果。电流强度超过100 A时,电磁场强度较大会引起熔体过搅现象,从而导致溶质元素偏析程度恶化。     

电磁铸造对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金微观组织及晶内固溶度的影响

分别采用电磁铸造和普通连铸技术制备Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金,研究电磁场对合金显微组织、合金元素晶内固溶度的影响.结果表明:采用电磁铸造技术制备的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金具有良好的表面质量和内部组织;电磁场显著提高合金元素在晶内的固溶度,减小了微观偏析程度.相对于普通连铸,电磁铸造法制备的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的晶粒平均尺寸从68μm减小到53μm,Zn、Mg和Cu元素的晶内相对溶质固溶度分别由56%、62%和25%提高到79%、74%和44%.