脉冲-交流磁场对AZ31镁合金组织及力学性能的影响

采用无磁场的常规铸造处理、施加脉冲磁场、施加交流磁场、施加脉冲-交流复合磁场4种工艺处理方式对AZ31镁合金凝固组织和力学性能的影响进行了分析,另外在施加复合磁场中考察了3种不同工艺参数:脉冲电压、脉冲频率及模具温度对合金的初生相形貌和晶粒尺寸的影响。结果表明,与交流磁场处理或脉冲磁场处理相比,复合磁场处理细化效果最好。经复合磁场处理后,合金的初生相由发达的树枝晶转变为细小的等轴晶,平均晶粒尺寸从3.5 mm减小到0.93mm,断面等轴晶的比例由55.8%提高到97%;复合磁场中随着脉冲电压(0~300V)或脉冲频率(1~10 Hz)增加,初生相由不完整的树枝晶逐渐退化为细小的等轴晶或蔷薇状晶;随模具温度从20℃增加至600℃,复合磁场处理后合金的晶粒尺寸先增大后减小然后再增大,200℃时晶粒尺寸最小。3种磁场处理方式中,复合磁场处理对合金的力学性能提高最明显,与常规铸造相比,合金的抗拉强度与伸长率分别提高了35.8%和25.6%。     

机械振动耦合脉冲磁场对GH4169合金组织与性能的影响

研究了脉冲电压、脉冲频率和浇注温度对机械振动耦合脉冲磁场处理GH4169合金凝固组织与力学性能的影响。结果表明,在脉冲电压为200～300 V、脉冲频率为1～5 Hz条件下,随着脉冲电压或者脉冲频率的提高,GH4169合金中粗大的树枝晶逐渐转变为细小等轴晶,合金的晶粒尺寸不断减小、等轴晶比例不断增加,合金的抗拉强度不断增加而伸长率有所降低,但都明显高于未施加复合处理的合金;随着浇注温度的升高,未施加复合处理的GH4169合金的平均晶粒尺寸不断增加,而复合处理工艺下合金的平均晶粒尺寸不断减小;相同浇注温度下,机械振动耦合脉冲磁场复合处理的合金的抗拉强度和断后伸长率都明显高于未施加处理的合金;机械振动耦合脉冲磁场复合作用可以明显细化GH4169合金的凝固组织,合金的力学性能大幅度提高。     

脉冲磁场对AZ31镁合金组织及压缩性能的影响

研究了在AZ31变形镁合金熔体凝固过程中施加脉冲磁场对其组织及压缩性能的影响。在设定的浇注温度下,考察了脉冲电压、脉冲频率及模具温度对合金的初生相形貌和晶粒尺寸的影响。结果表明,脉冲磁场可有效细化AZ31镁合金的组织;脉冲电压在0~300V范围内,脉冲频率在1~10Hz时,随着脉冲电压或脉冲频率的增加,合金的平均晶粒尺寸逐渐减小,初生相由发达的树枝晶退化成等轴晶和蔷薇晶。当模具温度在20~600℃时,AZ31镁合金的凝固组织出现先细化后粗化现象,拐点值为200℃;与常规铸造工艺相比,脉冲磁场对合金的压缩性能有明显影响,当脉冲电压为300V,脉冲频率为5Hz,浇注温度为720℃,模具温度为200℃时,合金的抗压强度达到340.87 MPa,抗压强度提高了71.40%,压缩率提高了75.14%。     

复合磁场对Mg_(97)Y_2Cu_1合金凝固组织的影响

对比研究了未处理、直流磁场处理、脉冲磁场处理及直流-脉冲复合磁场处理对长周期结构增强Mg97Y2Cu1合金凝固组织的影响,并研究了复合磁场处理条件下不同的脉冲磁感应强度、脉冲频率、模具预热温度及浇注温度下合金的晶粒大小。结果表明,经复合磁场处理后,合金的凝固组织明显改善,其效果好于单一的直流磁场处理或脉冲磁场处理;合金的初生相转变为细小的等轴晶或蔷薇状晶,第二相分布变得均匀和连续,体积分数提高。当脉冲磁感应强度在0~0.25T、脉冲频率在1~10Hz范围内,随着脉冲磁感应强度或脉冲频率的增大,合金的晶粒尺寸逐渐减小。在20~600℃范围内,随着模具预热温度提高,合金的晶粒尺寸先减小后有所增大;在650~750℃范围内,随着浇注温度的提高,合金的晶粒尺寸先增大后减小。     

超声-脉冲磁场处理对Mg_(97)Y_2Cu_1合金组织和性能的影响

对比研究了未处理、脉冲磁场处理、超声处理和超声-脉冲磁场复合处理对长周期结构增强Mg97Y2Cu1合金凝固组织和力学性能的影响,并考察了复合处理条件下不同的施振温度对合金初生相形貌、室温及高温力学性能的影响。结果表明,经超声-脉冲磁场复合处理后,合金的凝固组织及力学性能均得到了改善,其效果好于单一的超声处理或脉冲磁场处理;合金的初生相显著细化,其形态由发达的枝晶转变为细小的等轴晶或蔷薇状晶体,第二相分布变得均匀和连续,同时分布在晶界上的第二相体积分数有较大幅度提高;合金的抗拉强度和伸长率较常规铸造条件分别提高了30.1%和119.6%。     

脉冲磁场对AZ91-0.4Ca镁合金凝固组织的影响

研究了在低压脉冲磁场作用下,脉冲电压、脉冲频率、浇注温度和模具预热温度对AZ91-0.4Ca镁合金凝固组织的影响。结果表明:在0~300 V脉冲电压下,随着电压的升高,合金的初生相逐渐细化;在脉冲频率为0~10 Hz内,随着脉冲频率的增加,合金的初生相先细化后粗化,在脉冲频率为5 Hz时,细化效果最好;经脉冲磁场处理后,合金的初生相随着浇注温度的升高逐渐细化,随着模具预热温度的升高逐渐粗化。     

低压脉冲磁场对ZM5-3%Ca阻燃镁合金凝固组织的影响

采用低压脉冲磁场处理ZM5-3%Ca阻燃镁合金的凝固过程,考察了脉冲电压和脉冲频率对合金凝固组织的影响。研究结果表明:低压脉冲磁场可以显著细化ZM5-3%Ca合金的凝固组织;随着脉冲电压或脉冲频率的增加,合金的晶粒尺寸逐渐减小,初生相逐渐退化,由发达的树枝晶转变成细小的等轴晶或蔷薇状晶体。     

脉冲磁场-机械振动复合处理细化Al-5%Fe合金凝固组织

以脉冲电压、脉冲频率、模具预热温度及浇注温度为研究因素,对Al-5%Fe合金施加脉冲磁场-机械振动复合处理进行了研究。研究表明,通过控制复合处理参数和凝固条件可有效细化Al-5%Fe合金的凝固组织;A13Fe相由长针状转变为细针状及针点状;在0~250 V范围内,随脉冲电压的增加,A13Fe相呈现先细化后粗化的趋势;在0~5 Hz范围内,随脉冲频率的增加,A13Fe相逐渐细化;模具预热温度对A13Fe相的尺寸无规律性影响,400℃时细化效果最好;在800~890℃范围内,随浇注温度升高,A13Fe相逐渐粗化。     

脉冲磁场对ZA27合金凝固组织和力学性能的影响

研究了不同脉冲参数和冷却条件对ZA27合金凝固组织和力学性能的影响。结果表明,通过控制脉冲磁场参数和冷却条件,能明显改善ZA27合金的凝固组织,合金的力学性能也得到提高。在0~300V范围内,随脉冲电压升高,合金初生相由粗大的枝晶逐渐转变为细小的球状或蔷薇状晶,抗压强度也逐渐提高,其最高抗压强度较未处理时提高39.6%;在1~10Hz范围内,合金初生相随脉冲频率的提高而逐渐细化,其抗压强度逐渐提高;当浇注温度在490~580℃范围内或模具预热温度在10~400℃范围内提高时,合金的初生相均先细化后粗化,转折点分别为520℃和200℃,合金的抗压强度总体上逐渐提高。     

脉冲磁场-机械振动复合处理对H62黄铜性能的影响

采用光学显微镜、拉伸试验机和扫描电镜对比研究了未处理、脉冲磁场处理、机械振动处理和脉冲磁场-机械振动复合处理条件下H62黄铜的晶粒尺寸和力学性能,考察了复合处理条件下脉冲电压、脉冲频率和铸型预热温度对H62黄铜晶粒尺寸和力学性能的影响。结果表明,脉冲磁场-机械振动复合处理可以显著细化H62黄铜晶粒和提高力学性能,且效果均好于单一的脉冲磁场处理或机械振动处理,其抗拉强度和伸长率分别提高了9.7%和14.6%。随着脉冲电压或脉冲频率的增加,黄铜的晶粒尺寸逐渐减小,其力学性能也随之提高。     

脉冲磁场对AZ91D镁合金凝固组织的影响

研究了脉冲磁场作用下AZ91D镁合金凝固组织的变化,考察了冷却速度、磁场强度和放电频率对AZ91D镁合金晶粒大小的影响,并对磁场影响凝固组织的机理进行了探讨。试验结果表明:在脉冲磁场的作用下,AZ91D镁合金的凝固组织显著细化,其初生相由发达的树枝晶转变为均匀细小的蔷薇状晶体,共晶网络变得细小且不连续,聚集在晶界上的共晶组织减少;合金的晶粒尺寸随着冷却速度的降低,磁场强度或放电频率的增加而逐渐减小。     

Zr和脉冲磁场对Mg-Y-Zn-Ca合金组织及压缩性能的影响

对比研究了未处理、Zr处理、脉冲磁场处理及脉冲磁场-Zr复合处理对长周期结构增强Mg-5Y-2.5Zn-1.2Ca合金凝固组织及压缩性能的影响,同时考察了复合处理条件下脉冲电压和频率对合金的影响。结果表明,Zr处理、脉冲磁场处理、复合处理后,合金的凝固组织和压缩性能均有所改善,其中复合处理的效果最好;与未处理合金相比,复合处理后合金的抗压强度和压缩率分别提高43.9%和15.4%。在0~300V内,随着脉冲电压增大,合金的平均晶粒尺寸逐渐减小;在1~10Hz内,随着脉冲频率增大,合金的平均晶粒尺寸先减小后增大,转折点为5Hz。晶粒尺寸越小,合金的第二相分布越均匀。合金的压缩性能与其晶粒尺寸基本对应。     

低压脉冲磁场对纯Al凝固组织和缩孔的影响

研究了不同的脉冲磁场电压、脉冲频率及铸型预热温度对纯铝凝固组织和缩孔的影响.研究结果表明:低压脉冲磁场可使纯铝晶粒细化,等轴晶比例增加,缩孔深度减小;随着脉冲电压、脉冲频率或铸型预热温度的增加,纯铝的等轴晶比例逐渐增大,但当铸型预热温度达到700℃时,等轴晶比例略有减小;同时纯铝的中心缩孔深度逐渐减小,但当脉冲频率超过2.5Hz或铸型预热温度超过500℃时,中心凸起代替中心缩孔.     

Microstructure and mechanical properties of AZ91D magnesium alloy by expendable pattern shell casting with different mechanical vibration amplitudes and pouring temperatures

To refine the microstructure and improve the mechanical properties of AZ91 D alloy by expendable pattern shell casting(EPSC),the mechanical vibration method was applied in the solidification process of the alloy.The effects of amplitude and pouring temperature on microstructure and mechanical properties of AZ91 D magnesium alloy were studied.The results indicated that the mechanical vibration remarkably improved the sizes,morphologies and distributions of the primaryα-Mg phase andβ-Mg17 Al12 phase,and the densification and tensile properties of the AZ91 D alloy.With an increase in amplitude,the microstructures were gradually refined,resulting in a continuous increase in mechanical properties of the AZ91 D alloy.While,with the increase of pouring temperature,the microstructures were continuously coarsened,leading to an obvious decrease of the mechanical properties.The tensile strength and yield strength of the AZ91 D alloy with a vibration amplitude of 1.0 mm and a pouring temperature of 730℃were 60%and 38%higher than those of the alloy without vibration,respectively.     

Refinement mechanism of low voltage pulsed magnetic field on solidification structure of silicon steel

The grain refinement of a silicon steel solidified with a low voltage pulsed magnetic field (LVPMF) was investigated by experiments and modeling. The experiment results show that complete fine equiaxed grains are acquired by applying the LVPMF. The effects of process parameters, such as the melt cooling rate and superheating on the solidification structure, were also studied. Complete fine equiaxed grains can be obtained under a larger range of cooling rate or superheating when the LVPMF is applied. The magnetic force and the melt flow during solidification were modeled and simulated to reveal the grain refinement mechanism. The simulation results show that the LVPMF has a double role in electromagnetic convection and electromagnetic vibration on the alloy melt. We propose the refining mechanism: The melt vibration and convection can promote nucleus multiplication, which contributes to heterogeneous nucleation enhancement and leads to a high nucleation rate and grain refinement.     

梯度强磁场下Al-18%Si合金中初晶硅的细化

实验研究了梯度强磁场下Al-18%Si(质量分数)合金中偏聚初晶硅的形貌及晶粒尺寸的变化.无磁场时初晶硅为粗大的板条状或五星状;施加梯度磁场时偏聚初晶硅呈弥散分布的等轴多边形,初晶硅显著细化.当磁化力维持不变时,偏聚初晶硅晶粒尺寸随磁场强度的增大而减小,晶粒数密度随磁场强度的增加而增大.实验结果预示,强磁场影响Si原子扩散.对磁场抑制扩散及初晶硅颗粒的受力进行了分析,较好地解释了实验结果.     

脉冲磁场处理对7075铝合金性能及组织的影响

采用脉冲磁场对7075铝合金进行了磁处理,并使用室温拉伸、SEM、TEM和XRD等测试手段对比研究了7075铝合金脉冲磁场处理前后的力学性能及显微组织。研究发现,峰值强度为2 T和3 T的脉冲磁场会增大合金的微观应变,促进晶粒择优取向由(200)晶面转变为(111)晶面,但脉冲磁场对合金的拉伸性能无明显影响;峰值强度为1 T的脉冲磁场能够显著促进合金内部小尺寸第二相的回溶,减弱晶界沉淀相的连续性,增加晶界无沉淀析出带的宽度,可在不降低7075铝合金材料强度的情况下提高该材料的塑性。     

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。     

Preparation of Semi-Solid AlSi7Mg Alloy Slurry

The semi-solid AlSi7Mg alloy slurry of large size was prepared by the low superheat pouring and weak electromagnetic stirring in this paper. The effects of pouring temperature and stirring power on the microstructure of the AlSi7Mg alloy slurry were studied. The results show that the semi-solid AlSi7Mg alloy slurry of 127mm in diameter can be prepared by the low superheat pouring and weak electromagnetic stirring technology and this new technology can save energy and make the pouring process convenient. When the liquid AlSi7Mg alloy is poured at 650 or 630, the solidified microstructure of the AlSi7Mg alloy slurry prepared by the weak electromagnetic stirring is remarkably improved compared with that of the slurry without stirring, the primary -Al grains appear rosette-like or spherical. When the pouring temperature is decreased, the shape of the primary -Al grains is gradually changed from dendritic-like grains to spherical grains. When the pouring temperature is appropriately increased, namely raised to a certain superheat, the pouring process becomes easier and an ideal spherical microstructure of the AlSi7Mg alloy slurry prepared by the weak electromagnetic stirring can also be obtained, in this experiment, when the stirring power is 0.36kW, the optimized pouring temperature parameter is 630.When the AlSi7Mg alloy slurry is prepared by the low superheat pouring and weak electromagnetic stirring, when the pouring temperature is 630,increasing the stirring power appropriately could gain better spherical primary -Al grains,but if the stirring power is increased to a certain value, the shape of the primary 冄-Al grains is not further improved, in this experiment, the optimized stirring power parameter is 0.36kW.