电磁离心铸造Al-20Si过共晶合金中硅相组织演变规律

采用电磁离心铸造的方法制备了Al-20Si(质量分数,下同)过共晶合金空心管坯,研究了电磁场对合金凝固组织及硅相形貌的影响.结果表明,随磁场强度增加铸坯外侧硅相聚集层厚度不断减小;与传统离心铸造的铝硅过共晶合金微观组织相比,施加电磁场后凝固组织中初晶硅相得到细化,外侧硅相形貌逐渐由典型的五瓣星形成为沿热流方向生长的初晶硅枝晶,内侧硅相受到电磁搅拌作用发生合并凝聚和钝化;初晶硅相尺寸及形状因子随磁场强度增加在不断减小.电磁搅拌破坏了硅相呈放射状排列的结构,共晶硅分布杂乱,且共晶团共晶片层间距逐渐增加.     

ANALYSIS OF FLUID FIELD OF LIQUID METAL IN ELECTROMAGNETIC CENTRIFUGAL CASTING

Navier-Stokes equation and Lorentz force equation are used to calculate the fluid field of liquid metal of electromagnetic centrifugal casting(EMCC) in this paper.A field equationis given,which shows the azimuthal velocity closely relates to electrical conductivity,mag-netic density,viscosity of liquid metal and radius of casting.The results show that the sta-tionary magentic field can effectively restrain the fluid flow and the relative velocity be-tween liquid metal and casting mould and the velocity gradient at solid/liquid interface in-creases with rising magnetic density,which has a great effect on the solidification of liquidmetal and crystal growth characteristies.     

电磁场对金属凝固界面前沿颗粒行为及分布的影响

探讨了电磁场耦合定向凝固过程中非金属颗粒在金属中的分布与电磁力的定量关系．从理论上指出,控制电磁力周期及凝固参数可制备出颗粒浓度与金属生长距离呈函数关系的新型复合材料．采用过共晶Al-19％Si合金的定向凝固实验结果表明,通过周期性地施加电磁力,合金中的初晶富Si颗粒呈层状分布,表面硬度也呈周期变化．通过改变电磁力施加周期和凝固速率,可以自由改变富Si层之间的宽度．     

EFFECT OF ROTATING MAGNETIC FIELD ON MACROSTRUCTURE OF A CENTRIFUGAL CASTING Al-1%Cu ALLOY

1. IntroductionCelltrifugal casting has been broadly used as it offers many advantages over the conventional casting methods. In a celltrifugal casting process, liquid metal is introduced intoa die that is spinning at a high rotational speed. The metal will take the shape of the dieand be subjected to a force 40 to 50 times of gravityg which then usually makes the castmore dense. The cast is also very clean, since the non-metallic inclusions that are presentin the liquid metal are celitrifuged…     

热型连铸Al-1%Si合金线材的试验分析

通过在自行研发的水平式热型连铸设备上制备Al-1％Si合金线材的试验研究，分析型口温度、连铸速度及冷却能力等工艺参数对铸锭表面质量的影响，提出了制备Al-1％Si合金的优化工艺参数。同时，利用本试验制备的Al-1％Si合金线材和传统铸造多晶Al-1％Si线材作试样，分析两者的室温拉伸性能。结果表明，热型连铸制备的Al-1％Si合金线材和传统铸造多晶Al-1％Si线材相比，屈服强度提高41．4％，屈强比提高37．8％，伸长率提高49．1％，并具有良好的导电性能。     

铝合金的软接触电磁连铸研究

采用软接触电磁连铸技术和普通连铸技术铸造了Al-4.5%Si合金,用光学显微镜分析了显微组织.结果表明:软接触连铸的内部组织细小、均匀;由于感应热的作用,频率选择不宜过高,本试验条件下1kHz为佳.     

离心力及铸件模数对Ti-6Al-4V合金组织与力学性能的影响

该论文主要研究在石墨型中不同立式离心力场下离心力及铸件模数对Ti-6Al-4V合金组织及性能的影响。实验过程中铸型的旋转速度主要考虑了三种情况：0, 110及 210 rpm。结果表明：晶粒尺寸及片层厚度随铸件模数的减小和离心力的增加而减小,拉伸强度随铸件模数减小和离心力增加而明显增加,但铸件延伸率呈现相反的变化趋势。文中给出了重力系数、铸件模数与Ti-6Al-4V合金组织和力学性能之间的定量关系。作为与重力场下石墨型中Ti-6Al-4V合金铸件对比分析,研究了金属型中Ti-6Al-4V合金阶梯铸件组织的变化情况,研究发现：两种铸型中浇铸的合金铸件晶粒尺寸、片层厚度随冷却速度的变化趋势基本一致,结合两组实验数据,给出了重力场下Ti-6Al-4V合金铸件组织随冷却速度变化的定量关系。     

电磁离心凝固过程中宏观偏析的数值模拟

基于连续模型建立了非惯性坐标系下电磁离心凝固过程流动、传热、传质耦合数学模型．依此模型对Al-5％Cu合金进行了模拟计算．结果表明，电磁离心凝固过程中，电磁力使熔体的平均径向运动速度下降．熔体流动状态的改变使凝固合金外层的逆偏析减轻，凝固过程中两相区的负偏析也减轻．与普通离心铸造相比，电磁离心凝固可减轻铸件宏观偏析．模拟结果与实测铸件成分分布基本吻合，表明本数学模型较好地描述了电磁离心凝固过程．     

交流电磁场对Al-7%Si亚共晶合金凝固组织的影响

研究了在交流磁场下凝固的Al-7%Si合金晶内Si溶质元素含量及凝固组织的变化。实验结果表明:与未施加磁场的试样相比,整个凝固过程施加交流磁场,Al-7%Si合金Si在晶粒内部的含量增加,仅在凝固前期施加交流磁场的样品中,晶内Si含量差别不大。此外,在固相线温度以上(680、630、600℃)开始施加交流磁场,初生α-Al为蔷薇状,在固相线以下开始施加交流磁场,初生α-Al为树枝状。     

方坯软接触电磁连铸结晶器内钢液弯月面行为的热模拟

以低熔点Ｐｂ－Ｓｎ－Ｂｉ合金作为钢液模拟工质,对谐波高频磁场作用下,方坯软接触电磁连铸结晶器内钢液的弯月面行为进行热模拟的实验研究,通过录像手段记录高频磁场作用下非导电石英玻璃容器内液态金属的弯月面行为,并采用“浸镀法”测得不同实验条件下的弯月面形状,掌握了高频磁场作用下液态金属弯月面的波动特性及不同感应线圈实验参数对弯月面行为特征的影响效果,研究表明：方坯结晶器内高频磁场沿结晶器周向的不均匀分布     

Sr,B添加对Al-15.5%Si合金中共晶团尺寸的影响

考察了Sr,B及Sr＋B联合作用对Al-15．5％Si（质量分数）合金中共晶团尺寸大小的影响．实验结果表明,随合金中Sr量增加,共晶团尺寸呈减少的趋势,冷却速度对共晶团的影响也很显著;在Sr变质的合金中加入B,共晶团尺寸先显著下降,随B量增加降低幅度趋于平缓;在未变质的Al-15.5％Si合金中单独加B,共晶硅由粗大的片状变为细长的层片状,层片间距明显降低．分析认为,合金中加入Sr,导致共晶过冷度增大,因而共晶团形核驱动力增大促使共晶团细化;合金中加入B,增加了共晶团有效形核基底的数量促使共晶团显著细化．     

低频电磁铸造Al-4.5%Cu合金微观偏析研究

利用直接水冷半连续(常规DC)铸造工艺和低频电磁铸造(LFEC)工艺分别制备了Al-4.5%Cu(质量分数)合金铸锭. 测量了常规DC铸造和LFEC过程中的温度曲线, 研究了低频电磁场条件下的铸锭微观组织变化和Cu元素的微观偏析. 通过金相观察发现, 在低频电磁场作用下, α-Al和$\theta$相的共晶组织变得细小, 其面积分数明显减小. 利用电子探针测量结果绘制Cu元素成分曲线, 发现在凝固的最初过渡区, Cu元素的成分曲线在低频电磁场作用下升高, α-Al中Cu元素含量增加. 通过计算得到Cu元素的有效分配系数k_e, 发现在最初过渡区k_e线性增大到1. LFEC工艺使得Cu元素的k_e变大, 并且随着电流强度的增强这一趋势愈发明显. 由于低频电磁场加速了凝固前沿的冷却速度, 使更多的Cu原子固溶在 α-Al中, Cu元素在铸锭中的微观偏析得到了改善.     

电磁搅拌下铝合金的力学性能研究

研究了无搅拌铸造和电磁搅拌铸造下的Al-24%Si过共晶合金和Al-6.6%Si亚共晶合金常温下的力学性能,并运用扫描电镜对其拉伸断口进行了分析。结果表明:在搅拌作用下凝固的合金相比同成分非搅拌时凝固的合金,Al-24%Si过共晶合金强度提高了约11%,伸长率提高了约12%;Al-6.6%Si亚共晶合金强度提高了约5%,伸长率提高了约46%。过共晶合金在相同搅拌强度下,其硬度是随着降温速率的增大而增大的。亚共晶合金在搅拌强度相同时,降温速率越小,硬度就越高;合金降温速率相同时,搅拌强度越高,硬度就越高。     

方坯软接触电磁连铸初始凝固区高频磁场的分布

通过实验检测和数值模拟方法研究结晶器切缝形式，弯月面位置以及感应线圈匝数等因素对坯软民磁连铸结晶器内高频磁场分布的影响，分析结果表明，采用通体切缝形式的结晶器具有比封闭切缝形式结晶器更好的透磁性，增加感应线圈匝数时，可增大高频磁场在铸坯初始凝固区的有效范围，当液态金属弯月面位于感应线圈上沿附近时，高频磁场地初始凝固区的有效作用范围较大，电磁压力分布的不均匀程度较大，有助于获得高表面质量的铸坯，通过拉坯实验获得了表面质量得到明显改善的Sn-10Pb合金铸坯。     

Study of Melt Thermal-Rate Treatment and Low-Temperature Pouring on Al-15%Si Alloy

Under the condition of melt thermal-rate treatment (MTRT) and low-temperature pouring (LTP), the tensile properties of Al-15%Si alloy are improved, the average size of primary Si is refined to about 20 μm from about 50 μm, and eutectic silicon can be well modified. The ultimate tensile strength and elongation are 201 MPa and 3.5%, and these values increase by 12% and 25%, respectively, compared with that obtained by conventional casting technique. The Al-15%Si alloy modified with Sr and RE additions was also studied for comparison purposes. The tensile properties of the Al-15%Si alloy treated with MTRT + LTP are superior to those modified with Sr or RE addition individually. The eutectic growth temperature difference between modified and unmodified melts was used to indicate the modification level. The modification effect of MTRT + LTP on Al-15%Si alloy is better than that modified with Sr or RE addition.     

高频磁场下制备颗粒增强铝基梯度复合材料

通过向Al-20%Mg2Si-5%Si母合金中加入10%SiO2颗粒,制得颗粒增强复合材料Al-14.9%Mg2Si-10.3%Si-11.8%MgAl2O4,然后重熔母合金和复合材料,利用高频磁场的电磁相分离法分别成功制备了Al-20%Mg2Si-5%Si(样品1)和Al-14.9%Mg2Si-10.3%Si-11.8%MgAl2O4(样品2)两种颗粒增强梯度复合材料.发现加入的SiO2与铝熔体中的铝镁反应形成了MgAl2O4,并通过电子探针证实了该相的存在,除此之外,初生的Mg2Si、Si也富集于试样表面.在此基础上,对两种合金沿径向进行了硬度测量,结果表明:硬度在径向呈梯度分布,满足梯度复合材料外硬内韧的性能特征.     

Al-20％Si中间合金对Al-Si合金共晶Si变质行为的影响

研究了Al-20％Si中间合金对铸造Al-Si合金显微组织的影响.结果表明:向Al-Si合金熔体中加入1％的Al-20％Si中间合金,Al-7％Si合金中的共晶Si由粗大的板片状变为细密的纤维状或点状,变质效果较好,而对共晶Al- 12％Si合金的变质效果较弱;浇注温度对合金显微组织影响较大,适当降低浇注温度,有利于铸件组织的细化;变质温度越低越有利于颗粒状Si相成为形核核心,抑制枝晶组织的形成长大;在变质温度为650℃时,Al-20％Si中间合金对Al-7％Si合金变质有效时间是3h左右.     

Effects of electromagnetic stirring on microstructures of solidified aluminum alloys

1　INTRODUCTIONPractically ,mechanicalstirringandelectromag neticstirring (EMS)arewidelyusedtogenerateforcedflowinsolidificationandcastingofmetalsandalloys,resultingin greatchangesofthesolidifiedstructures,segregationsand propertiesofthecast ings .Muchattentionhasbeenpaidtosolidificationofdendriticalloyssuperposedwithforcedflow ,andmanypreviousworkshavebeenfocusedontheeffectsoffluidflowonthestructuraltransitions,suchascolumnar equiaxedtransitions(CET)ormacro segre gationinthealloys[13] .…     

Computer simulation on primary α-phase of Al-7%Si solidification structure

1　INTRODUCTIONThemicrostructurecontrolduringmetalmouldisalong termresearchwork ,theprevious researchwasbasedonthetry and errormethod[1] .Since 1980 s ,thecomputersimulationmethodwasusedtostudytheformationofsolidificationmicrostructureanddis tortionstructure .Thecomputer trialproductionmaydisplaydynamicallythewholeprocessofformationofsolidificationmicrostructure ,ormay predictthemacroporousdefects ,andmayoptimizetheprocessparametersthroughtheapproachesofnumericalsimu lationcooperatedwithp…     

Effects of high magnetic field on modification of Al-Si alloy

1INTRODUCTIONAmong Al-Si alloys,the Al-Si eutectic alloyhas the best foundry capability.The mechanicalproperties of Al-Si eutectic and hypoeutectic alloyhighly relates to the shape,size and distribution ofSi phase in eutectic structure.Coarse acicular-likeeutectic Si dissevers Al matrix badly to inducestress concentration and debase the mechanicalproperties,especially the tenacity.Modification isthe process to change the shape and size of eutecticSi,namely to change the shape of eutec…