镁合金低压脉冲磁场晶粒细化

提出一种低压脉冲磁场合金晶粒细化技术,分析常规铸造和半连续铸造条件下,低压脉冲磁场对镁合金凝固组织的影响。结果表明:脉冲磁场对AZ31、AZ91D、AZ80、AM60、AS31和Mg-Gd-Y-Zr镁合金均有显著的细化效果。施加脉冲磁场后,初生α-Mg形态发生明显球化,由粗大、发达的枝晶变为细小的蔷薇状,且溶质偏析显著降低。采用商用ANSYS软件分析了电磁力、流场以及焦耳热对熔体的影响规律,从形核和生长角度分析了脉冲磁场下镁合金晶粒细化机制,依据界面稳定性理论提出了脉冲磁场下镁合金晶粒球化模型。     

低压脉冲磁场半连续铸造AZ80合金组织及力学性能（英文）

研究低压脉冲磁场对半连续铸造AZ80镁合金凝固组织及性能的影响。结果表明:低压脉冲磁场半连续铸造AZ80合金凝固组织发生了明显的细化,枝晶形貌由粗大的枝晶变为细小的蔷薇状。AZ80半连续铸锭的变形能力大大提升,相比未施加脉冲磁场制备的AZ80半连续铸锭,其心部变形后塑性提高了80%以上。     

电磁成型铸造对铝合金铸锭表面质量及铸锭组织的影响

电磁成型铸造是七十年代发展起来的铝合金半连续铸造生产新工艺,由于铸锭液穴中熔体在电磁力作用下有规律地运动,并且铸锭的直接水冷位置(假想结晶器高度)比普通结晶器短,铸锭结晶速度快,因此铸锭的枝晶间距小,晶粒极细,铸锭中第二相薄而均匀.磁力成型铸造是“无接触铸造”,克服了传统结晶器铸造铸锭的各种表面缺陷.由于上述特点,铸锭质量显著提高了.本文介绍电磁成型连续铸造铝合金铸锭工艺在提高铸造表面光洁度、细化晶粒及显微组织,减少化学成份偏析从而提高铸锭机械加工性能和提高质量等方面的情况.     

低压脉冲磁场对铸态IN718高温合金凝固组织细化的影响

研究低压脉冲磁场对IN718高温合金凝固组织细化的影响。结果表明：在低压脉冲磁场作用下可以获得完全细小的等轴晶组织。熔体冷却速度和过热度显著影响低压脉冲磁场的细化效果,降低冷却速度和过热度有利于提高脉冲磁场的细化效果。利用商业有限元软件模拟计算高温合金凝固过程中熔体中的电磁力和流场分布情况以揭示脉冲磁场的细化机制。认为脉冲磁场引起的熔体对流,以及同熔体冷却速度和过热度的合理配合是合金凝固组织细化的主要原因。     

脉冲磁场作用下矩形截面宽厚比对K4169高温合金晶粒细化的影响

研究了脉冲磁场作用下K4169高温合金矩形截面试件的凝固组织以及具有不同宽厚比矩形截面试件的晶粒细化效果,计算模拟了脉冲磁场作用下试件熔体中电磁场和流场的分布情况,并对细化机理进行了分析.实验结果表明,施加脉冲磁场后,K4169高温合金矩形试件的凝固组织得到了不同程度的细化,当试件宽厚比为1时,施加脉冲磁场可以使凝固组织晶粒显著细化;随着试件宽厚比增大,脉冲磁场的晶粒细化效果减弱.计算模拟结果表明,脉冲磁场在熔体中产生周期性的压-拉电磁力,导致熔体产生周期性振荡和呈环流形式的对流.在相同磁感应强度的脉冲磁场作用下,试件宽厚比越接近1,试件内的电磁力和流速越大,有利于模壁晶核游离及枝晶臂破碎,从而使晶粒得到细化.     

低频电磁铸造细化铝合金组织的机理

为了了解电磁场对组织细化作用的机理,采用低频电磁铸造方法制备直径200 mm Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金铸锭,并对铸造过程中的温度场进行测量。结果表明:施加磁场产生的强制对流使得温度场均匀且低于液相线约6℃。结晶器中熔体温度场的变化显著改变了熔体从开始浇注到完全凝固的热历史,从而有效促进了异质形核,显著减少晶核的重熔,使更多晶核能够生存下来,并最终促进形成均匀、细小的微观组织。     

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.     

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。     

铝合金异相位电磁连铸技术研究

提出一种新型的电磁铸造工艺--异相位电磁铸造,并在Al-Mg-Si系合金水平连铸过程中进行实验.异相位电磁铸造技术是通过对常规铝合金铸造用的结晶器结构进行改进,在其外围配置两组励磁线圈,通之以频率相同、相位不同的交流电.在异相位交变磁场与熔体的交互作用下,熔体内产生电磁力驱动的强迫对流.通过实际测量考察了熔体中磁场的分布和磁场作用对熔体温度场的影响,通过显微组织观测考察了异相位磁场对铸锭铸态组织的影响.结果表明,异相位磁场作用使熔体得到充分搅拌,熔体温度场趋于均匀,铸态组织得到显著细化.     

低压交流脉冲对A357合金凝固宏观组织的影响

针对A357铝合金,利用低压交流脉冲处理,研究了脉冲电流对该合金凝固宏观组织的影响.试验结果表明:低压交流脉冲可实现铸件晶粒整体细化,且细化晶粒的电流密度存在一个阈值和饱和值.在凝固过程的不同阶段施加脉冲电流,发现细化作用只发生在形核阶段.低压交流脉冲电流密度对晶粒密度的影响规律与过冷度的影响相一致,脉冲电流在形核阶段可提供一个附加能量,降低形核势垒,导致晶核增殖,晶粒组织细化.     

低频电磁铸造超高强铝合金铸锭

通过使用数值模拟和实验相结合的方法,研究低频电磁场对铝合金半连续铸造过程中宏观物理场与铸锭的组织和裂纹的影响;比较低频电磁铸造和DC铸造过程的宏观物理场。结果表明：应用电磁场可以完全改变熔体的流动方向,加快流动速度,均匀熔池内熔体温度,降低温度梯度,提升等温线,减少液穴深度和铸造应力及塑性变形;低频电磁铸造还可以明显细化铸锭的微观组织和消除铸造裂纹,其原因是低频电磁场改变了宏观物理场。     

小直径AZ31B镁合金半连续铸锭的缺陷分析及防止

针对镁合金半连续铸造过程中的熔炼过程、半连续铸造工艺以及小直径AZ31B半连续铸造铸锭容易形成的拉裂、夹杂缺陷进行分析。结果表明,为防止拉裂缺陷,应适当降低铸造速度和铸造温度,铸造速度130~140 mm/min,铸造温度710~720℃;适当加大水压使铸锭表面冷却均匀,清理结晶器内水垢以提高铸锭的冷却强度;结晶器工作面保持均匀润滑;正确安装结晶器和分配漏斗防止液流倾斜。精炼过程中采用分层加热,在炉子中形成正温度梯度,利于杂质沉降,铸造过程中及时打渣并避免渣子通过漏斗孔进入熔体,以防止夹杂缺陷的产生。     

超声作用下半连铸7050铝合金的偏析行为及形成机制

采用SPECTRO-MAXx立式直读光谱仪和Leica金相显微镜,研究超声功率对半连铸过程中7050铝合金微观组织及溶质Zn元素径向分布的作用规律。结果表明:在超声外场作用下铸锭组织明显细化,混晶减少,溶质Zn元素的径向逆偏析程度减弱,并随着超声功率的增加,晶粒细化程度及宏观偏析的弱化效果更好,溶质Zn元素的偏析比由未加超声时的1.190降低为240 W功率超声作用时的1.086;在超声外场调控下,铝合金熔体偏析弱化的主要原因是由于形核率增加,晶粒细化,两相区液固相相对运动速度减小;液穴变浅,由铸锭收缩导致的富集液相径向流动减弱,是径向偏析程度减弱的另一原因;在半连续铸造过程中,采用超声外场控制液相的流动是弱化铸锭径向宏观偏析的有效手段。     

低压交流电脉冲下Al-7%Si合金晶粒细化机理研究

采用不同凝固阶段施加低压交流电脉冲以及在模具中嵌入不同直径金属网限制熔体对流的方法,研究了低压交流电脉冲细化Al-7%Si合金宏观凝固组织的机理。结果表明,低压交流电脉冲处理620℃以上的过热熔体以及在a-Al初生相生长后半阶段施加电脉冲均不会细化合金晶粒,晶粒细化主要发生在a-Al初生相形核阶段和生长前半阶段。金属网内外晶粒均得到了细化,但网外晶粒更细小,且网内微观组织为发达的树枝晶,网外为蔷薇状组织。低压交流电脉冲孕育效应及Joule热效应不会对Al-7%Si合金晶粒细化产生明显影响,合金晶粒细化主要是电磁力诱导的熔体流动引起晶核增殖和脉冲电流作用下形核动力学改变而引起形核率增加协同作用的结果。     

结晶器材料对低频电磁铸造超高强铝合金铸态组织的影响

数值模拟了结晶器材料对低频电磁铸造超高强铝合金过程中铸锭内磁场的影响，空载测定了不同材料结晶器内部的磁场，采用实验进行验证．结果表明，选用高电阻率钛合金材料制作低频电磁铸造结晶器，能够大幅度地减小电磁场在结晶器中的涡流损耗，提高有效功率．在相同条件下，高电阻率钛合金结晶器的铸锭组织细小、均匀，铸锭边部和中部平均晶粒直径分别为24和27μm；而低电阻率铝合金结晶器的铸锭中间和边部的微观组织均为粗大的蔷薇型枝晶，晶粒平均直径分别为38和45μm，材料电阻率高的结晶器有利于溶质元素溶入晶内。     

脉冲磁场对Mg-Gd-Y-Zr合金凝固及力学性能的影响

在Mg-Gd-Y-Zr合金凝固过程中施加不同频率的脉冲磁场,研究脉冲磁场对Mg-Gd-Y-Zr合金凝固的影响.实验结果表明,脉冲磁场使Mg-Gd-Y-Zr合金晶粒细化,在频率为5 Hz条件下获得最佳的晶粒细化效果,平均晶粒尺寸从未加脉冲磁场条件下的65 pm细化到37 pm.脉冲磁场的搅拌导致熔体磁过冷及熔体温度梯度降低是晶粒细化的主要原因.脉冲磁场的施加使抗拉强度和延伸率较常规铸造合金分别提高了4.8%、78.5%.     

脉冲磁场对焊缝凝固组织的影响

以AI - 4.5Cu低温合金作为焊材模拟工业生产中大壁厚钢板焊接过程,施加脉冲磁场作为细化焊缝区晶粒的外场作用源,研究了不同脉冲磁场施加方式、励磁线圈结构、脉冲磁场参数变化以及凝固工艺参数对焊缝凝固组织的影响.试验结果表明,施加脉冲磁场能改善焊缝凝固组织,使柱状晶向等轴晶转化,细化焊缝区晶粒;特别在E形线圈横向脉冲磁场作用下的焊缝凝固组织细化效果更为明显.     

低频交变磁场及细化剂对工业纯铝铸态组织的影响

研究了低频交变磁场及细化剂对工业纯铝熔铸过程中铸态组织的影响.结果表明,低频交变磁场可以通过改变熔铸过程中工业纯铝熔体的流动状态进而改变缩孔位置和铸锭表面质量,并显著细化晶粒.在低频交变磁场及无磁场条件下,随着细化剂加入量的增多,铸锭晶粒尺寸均变细;在相同细化剂加入量条件下,低频磁场作用下铸锭晶粒尺寸明显小于无磁场时的铸锭晶粒尺寸.     

Al-Ti-C细化剂对2219铝合金形核及过冷度的影响

在2219铝合金凝固阶段添加不同质量分数的Al-Ti-C细化剂,利用光学显微镜(OM)、差示量热法(DSC)等研究了铸锭的凝固组织,并从合金的微观组织及过冷度演变规律展开研究,探讨Al-Ti-C细化剂对2219合金铸锭组织的细化机理。结果表明,Al-Ti-C细化剂的添加能促使晶粒细化,且细化剂含量为0.5%时具有最佳的细化效果;铝熔体过冷度随着晶粒细化剂含量的增加而呈递减趋势,当Al-Ti-C含量大于0.5%时,过冷度不再显著降低;Al-Ti-C熔化后分解出的TiC粒子可作为异质形核核心,凝固阶段TiC粒子的团聚导致形核基底颗粒增大,使得润湿角与临界形核能下降,减小了熔体形核时所需过冷度。     

低频电磁场对7050铝合金铸锭组织的影响

通过在常规半连续铸造过程中施加低频电磁场的方法制备了直径为162mm的7050铝合金铸锭,研究了电磁场对铸锭铸态组织的影响。结果表明,低频电磁场对7050铝合金铸态晶粒尺寸和组织形貌具有显著的影响。施加磁场后铸锭组织变得非常均匀、细小,平均晶粒尺寸由230μm细化至42μm左右,晶粒形貌由粗大枝晶转变等轴晶。电磁场频率和强度对晶粒细化具有重要的影响。对于低频电磁铸造162mm的7050铝合金铸锭,最佳电磁场参数:电磁场频率为25Hz,磁场强度为12800～16000At。