Effect of Electromagnetic Field on the Micromorphology of Twin-roll Cast 7075 Alloy

利用电磁场的影响,生产铸轧合金板材,主要通过光学显微镜对7075合金的微观形貌和晶体尺寸进行研究。结果表明,同传统铸轧板材方式相比,670℃下交变振荡电磁场铸轧7075板材的枝晶严重被破坏,拉伸,细化和等轴化。同时,在静磁场条件下的铸板微观组织一定程度上细化和被拉伸,实验条件为励磁电流100 A。中心偏析带在直流磁场和交变振荡磁场条件下明显减轻,然而后者的影响效果更为突出。在表面和横截面处,7075板材硬度依次随着传统铸轧、静磁场铸轧和交变振荡磁场铸轧顺序增加。随着电磁强度增加,板材的强度和性能得到进一步改善。无论板材何处,升高温度都会使电磁场作用效果提高。     

Effect of Oscillating Field on Microstructure of Twin-roll Cast 7075 Aluminum Alloy

研究了在670℃下,振荡磁场双棍铸轧对7075铝合金成型板材微观形貌和硬度影响。结果表明,同传统方式铸轧相比,采用振荡电磁场铸轧板材的枝晶被严重碎断、细化和等轴化。在此条件下7075板材的表面及中心的偏析程度大幅减轻,并且在交变振荡场的作用下偏析完全消失。普通铸轧条件下板坯横向和轧向的HV硬度值分别为1104和1356 MPa;采用电磁场后,在交变振荡场下获得最大硬度为1615 MPa;除此之外,当磁场强度增加,板材性能会进一步提高。另外发现,无论在何种磁场条件下,升高浇注温度后,外加电磁场的细化作用效果增强。     

Composition Homogenization Evolution of Twin-Roll Cast 7075 Aluminum Alloy Using Electromagnetic Field

在利用双辊连铸机生产7075铝合金中,会发现许多微观缺陷,如粗大完整的枝晶和严重偏析等。利用金相和SEM测定了7075板坯组织形貌和相成分,并通过与传统生产方式的对比,研究在铸轧工艺中施加0.13 T大小的电磁场对溶质成分分布的差异。就板材显微组织大量细化和偏析带缩小而言,最有效的方式是386 A,50 Hz工频电流下交变振荡电磁场铸轧工艺。另外,晶界处存在大量t(AlZnMgCu)相,并按照直流磁场、半波振荡磁场和交变振荡磁场顺序逐渐均匀细化。并且在振荡电磁场下网状沉淀相完全消失。     

电磁场双辊铸轧7075铝合金的成分均匀化演变(英文)

在利用双辊连铸机生产7075铝合金中,会发现许多微观缺陷,如粗大完整的枝晶和严重偏析等。利用金相和SEM测定了7075板坯组织形貌和相成分,并通过与传统生产方式的对比,研究在铸轧工艺中施加0.13 T大小的电磁场对溶质成分分布的差异。就板材显微组织大量细化和偏析带缩小而言,最有效的方式是386 A,50 Hz工频电流下交变振荡电磁场铸轧工艺。另外,晶界处存在大量t(AlZnMgCu)相,并按照直流磁场、半波振荡磁场和交变振荡磁场顺序逐渐均匀细化。并且在振荡电磁场下网状沉淀相完全消失。     

电磁场对5082铝合金铸轧板材组织的影响

进行了5082铝合金的常规铸轧、静磁场铸轧、交流电场铸轧以及电磁振荡铸轧试验,对比分析各试验条件下获得的铸轧板材的显微组织。结果表明,在5082铝合金板材铸轧过程中施加静磁场可以抑制树枝晶生长、细化晶粒,使晶粒大小分布均匀;施加交流电场使得晶粒分布均匀,但晶粒细化效果不明显,且有助于树枝晶的生长;同时施加静磁场和交流电场,产生电磁振荡效应,使得晶粒细小均匀,晶粒细化效果显著,不再有明显的树枝晶。     

电磁振荡下半连铸Al合金凝固组织的细化机制

在半连铸7075铝合金过程中, 通过同时施加稳恒磁场和交变磁场的方法, 使凝固熔体产生受迫振荡, 研究了电磁振荡的强度和频率对晶粒细化的影响规律. 对电磁振荡作用下, 合金凝固组织的细化机理进行了探讨. 结果表明 电磁振荡法获得的晶粒尺寸要较CREM法所获得的小, 且随着电磁振荡强度增加及频率降低, 铸锭整体组织变得更加细小和均匀.     

电磁场对3003铝合金铸轧板材组织的影响

在传统铸轧过程中施加电磁场生产3003铝合金板材,对比分析传统铸轧板材与施加电磁场条件下铸轧板材的显微组织。结果表明:在铸轧过程中施加电磁场可以有效地改善显微组织,破碎枝晶、细化晶粒;电磁场能抑制自然对流,加速溶质扩散,减少偏析;同时发现,电磁场使铁相粒子聚集,在铸轧板材一定区域形成宏观偏析带。     

电磁振荡强度对半连铸7075铝合金微观组织的影响

在 70 75铝合金半连铸过程中 ,通过同时施加一个稳恒磁场和一个交变磁场 ,使金属熔体产生受迫振荡的方法。实验研究了电磁振荡强度对晶粒细化的影响规律。结果表明 :电磁振荡法获得的铝合金晶粒尺寸较CREM法的小 ,且随着电磁振荡强度的增加 ,铸锭微观组织变得更加细小和均匀。对在电磁振荡作用下 ,合金凝固组织的细化机理进行了探讨。     

电磁场对真空差压铸造ZL205A合金补缩特性研究

采用交变磁场辅助真空差压铸造技术制备了ZL205A合金试样,通过表征合金试样致密度,分析凝固压力、交变磁场及交变磁场-真空差压协同场对ZL205A合金凝固补缩行为的影响。结果表明,相同交变磁场作用下,试样的致密度随凝固压力增大而增大;而在相同的凝固压力下,试样的致密度随交变磁感应强度增加而先增大后减小;交变磁场-真空差压协同场对金属液的搅拌、振荡和挤渗作用,改变了铸件的凝固补缩行为,细化晶粒,提高铸件的致密度。当励磁电流强度为10A,凝固压力为350kPa时,交变磁场与真空差压的协同作用效果最好。     

电磁场下亚共晶铝硅合金组织和性能的研究

研究了电磁场作用下的亚共晶铝硅合金组织和性能的变化,结果表明,在电磁振荡条件下,随着电流密度和磁场强度的增加,亚共晶铝硅合金微观组织逐渐细化,与同条件下的单一电磁场作用相比,电磁振荡作用下合金微观组织细化效果最好,且力学性能也得到显著提高；本试验条件下,当磁场强度B=0.153 T,电流密度I=63.69mA/mm2时组织细化效果最佳,力学性能最好.     

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。     

脉冲电场下的7075双辊铸轧板热变形行为

在变形温度250~350 ℃和应变速率0.001~0.01 s^-1的条件下进行热拉伸试验,研究了厚度为5 mm的7075合金传统铸轧板和电脉冲铸轧板的微观组织和热成形性能。实验用脉冲电流参数为：单周期脉宽0.005 s和峰值强度300 A。结果显示,脉冲电流能够促进凝固过程的枝晶细化,并诱发组织均匀化。由于电磁振荡增强了凝固过程中溶质混合能力,极压电流有效地促进了晶粒细化和析出相的均匀化。同时,面心立方（fcc）铝合金铸轧板织构具有{423}<144>取向,经脉冲电流改性后,取向为{421}<216>。脉冲电流处理后的合金峰值流动应力约为未处理合金的1.1~1.3倍。电子背散射衍射分析表明,脉冲电流通过促进动态再结晶的方式,有效地改善了晶粒的择优分布。在此基础上,分别建立了铝合金带材的双曲正弦方程和含Zener-Holloman参数的本构模型。此外,通过对断口形貌的观察发现,脉冲电流的引入有利于提高7075铝合金的高温机械性能。最后建立了优化的工艺流程图,并确定了适宜的热加工温度为290~330 ℃和应变速率为0.001~0.002 s^-1。     

电磁振荡场作用下双辊铸轧制备2099Al-Li合金的偏析行为及组织性能

采用OM、SEM、EMPA、DSC、电导率和常温拉伸性能测试等手段,分别对传统双辊铸轧及电磁双辊铸轧2种工艺条件下制备的2099Al-Li合金的微观组织及性能进行了深入研究,分析了双辊铸轧过程中的偏析产生机理及电磁振荡场的作用机制。结果表明:双辊铸轧工艺将连续铸造和轧制变形结合为一道工序,解决了传统铸造方法制备Al-Li合金因Li元素的加入而导致的严重缩孔等问题,但在铸轧板材中心存在宽度接近1 mm的宏观偏析带。在铸轧过程中施加电磁振荡场后,偏析带基本消除;二次枝晶臂间距缩减至6.90μm;Cu、Zn、Mg元素的偏析度分别降低至2.45、0.93、1.05;合金中的非平衡共晶相含量显著降低。相较于双辊铸轧工艺,电磁双辊铸轧制备的2099Al-Li合金板材的抗拉强度、屈服强度、延伸率分别提升了34 MPa、18 MPa、2.8%,合金的力学性能得到大幅改善。     

铝合金连铸过程中电磁场对液穴形态及微观组织的影响

在低频交变电磁场作用下,对7075铝合金CREM法半连铸过程中,熔体弯液面形状随磁场强度及磁场频率的变化、以及15Hz条件下,液穴状态及相应的微观组织结构随磁场强度的变化进行了试验研究。结果表明：随着磁场强度及磁场频率的增大,弯液面曲率半径减小;并且当磁场频率一定时,随着磁场强度增加,弯液面曲率半径及熔体与结晶器接触高度减小,初凝亮形成位置点降低,液穴深度变浅。相应地,铸锭中近球形组织增加,蔷薇形组织减少,整体组织变得更加细小和均匀。     

脉冲电流对5052铝合金铸轧板材组织的影响

在传统铸轧过程中施加脉冲电流,生产5052铝合金板材,通过显微观察,研究了铸轧工艺对板材显微组织的影响。结果表明:与传统铸轧相比,施加脉冲电流的铸轧能细化5052铝合金板材组织,抑制枝晶生长。当脉冲电流参数:占空比20%、峰值电流200 A、电流频率50 Hz时,5052铝合金铸轧板组织的细化效果最好。     

Sr对4045铝合金铸轧板组织和性能的影响

通过硬度和拉伸性能检测,并结合金相显微镜和扫描电镜组织观察等分析测试手段,试验研究了变质剂Sr对双辊连续铸轧4045铝合金的微观组织和力学性能的影响。结果表明:未添加变质剂Sr的铸轧板样品中无论是靠近轧辊表面还是板材中心区域α-Al枝晶呈现不规则蔷薇状,共晶Al-Si组织以针状和板条状为主要形态,片层间距较大;添加了变质剂Sr的铸轧板靠近轧辊表面出现了大量的伪共晶组织,在板材中心区域α-Al枝晶被球化,分布均匀,共晶Al-Si组织被细化,片层间距减小,并且存在较少多边形和板条状的初生硅。另外,对比加Sr前后铸轧板材的力学性能表明,添加Sr的板材的抗拉强度提高了12.5%,伸长率提高了7.2%,平均硬度提高了13.1%。     

磁场强度对半连铸铝合金液穴形状及凝固组织的影响

对不同强度低频交变电磁场作用下，CREM法半连铸7075铝合金过程中液穴形状，表面质量及微观组织的变化规律进行了实验研究，并对电磁场作用下，合金铸锭裂纹的消除机制进行了理论分析，结果表明：随着磁场强度增大，弯液面曲率半径及熔与结晶器接触高度减小，初凝壳形成位置点降低，液穴深度变浅，铸锭表面质量提高，铸锭中近球形组织增加，蔷薇形组织减少，整体组织变得更加细小和均匀，开裂现象得到消除。     

电磁场频率对4045合金CREM 铸锭微观组织的影响

采用CREM铸造工艺制备4045铝合金铸锭,在10 Hz～50 Hz范围内调整交变电流的频率,间隔为5 Hz,通过光学显微镜观察电磁场频率对4045铝合金微观组织的影响.结果表明,电磁场频率时晶粒的细化有重要影响,在电磁场作用下,晶粒发生细化,晶粒尺寸趋向均匀,但是在不同电磁场频率的条件下得到了不同的细化组织,只有适当的电磁场频率才能得到最佳的细化效果,当频率为20 Hz时,合金铸锭的微观组织为最佳,等轴晶数目最多,晶粒尺寸和分布均匀.     

细化晶粒对改善MGH956合金板材低温脆性的影响

通过对比粗、细两种晶粒组织状态的MGH956合金板材,在光滑和缺口拉伸条件下的韧脆转变温度(Ductile-BrittleTransition Temperature,DBTT),及高温持久性能,研究了细化晶粒对改善MGH956合金板材低温脆性的作用,及高温持久强度的影响。结果表明:细化晶粒有效地改善了MGH956合金板材的低温脆性,明显降低其DBTT,在应力集中程度极高的缺口拉伸条件下,细晶板材的DBTT仍可保持在-15℃以下,同时具有较高的高温持久强度。     

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。