低频电磁热顶铸造7050铝合金的表面质量和组织

在传统热顶铸造基础上,开发了一种新的热顶铸造结晶器,并在铸造过程中施加了低频电磁场,得出了稳定铸造φ500 mm 7050高强铝合金铸锭的工艺条件;当电磁场频率为15 Hz、磁场强度为10000 At时,铸造出了表面光滑的铸锭.采用偏光显微镜(Leica DMI)观察试样,分析试样的微观组织.实验结果表明:铸造过程中施加低频电磁场能提高铸锭的表面质量,细化铸锭的内部组织,以及抑制铸锭内部裂纹的产生.总结了低频电磁铸造改善表面质量和细化组织的原因以及低频电磁场对液穴形状的影响.     

低频电磁场对传统热顶铸造6063铝合金凝固过程的影响

在传统热顶铸造过程中施加低频电磁场,使用热电偶测量了稳定铸造阶段从铸锭中心到边部不同位置的冷却过程,得到了铸锭内部的温度分布,分析了低频电磁场对传统热顶铸造6063铝合金凝固过程、宏观组织和表面偏析层厚度的影响.实验表明:低频电磁场使铝熔体产生的强制对流使熔池内的温度分布更加均匀,促进了铝熔体过热的散失,使熔池内的温度低于6063铝合金的液相线温度,提高了熔池内部形核质点的数量,在没有添加细化剂条件下使铸锭宏观组织均匀细小,降低了液穴深度.铝熔体流动速度的加快能增强石墨环与铝熔体之间的换热,使结晶器内铸锭表面初始凝壳点位置上移,减小了铝熔体与结晶器的有效接触高度,提高了铸锭的表面质量.     

低频磁场对水平连铸2024铝合金微观组织的影响

研究了低频电磁水平连铸铝合金铸锭与普通水平连续铸造铝合金铸锭的铸态组织和宏观偏析情况.采用低频电磁水平连续铸造技术和普通水平连续铸造技术生产了2024变形铝合金铸锭,铸锭规格为40 mm×200 mm扁锭.对两种铸造方法得到的铝合金铸锭分别取样进行光学显微组织分析,并分别在横截面上取样进行化学分析.实验结果表明,低频电磁场可以显著地改善铸锭的微观组织,使铸锭的微观组织得到明显细化;低频电磁场还可以减少Cu元素在横截面上的宏观偏析,使Cu元素在横截面上的分布更加均匀.     

不同磁场条件对双流铸造7075铝合金组织的影响

成功研制了双流低频电磁半连续铸造铝合金的设备,使用该设备实现7075铝合金连续稳定的铸造,为工业实现多流低频电磁半连续铸造提供实验基础.利用此铸造设备,对比研究双流铸造中不同磁场条件对7075铝合金组织的影响.研究发现:相邻线圈电流方向相反时铸锭宏观组织略微好于线圈电流方向相同时;随着电流强度的增大,晶粒逐渐得到细化,当电流强度大于160 A后,磁场作用基本达到最佳效果;励磁电流频率小于等于10 Hz或者大于等于30 Hz均无法改善合金组织,当励磁电流频率为20 Hz的时候,铸锭晶粒相对细小,分布均匀,且宏观偏析得到了显著抑制.     

低频电磁铸造7050铝合金的组织与性能

采用新型低频电磁铸造技术制备了7050铝合金120 mm铸锭,研究了低频电磁场对铸锭组织和性能的影响.并对比研究了常规DC铸造和低频电磁铸造铸锭挤压和热处理后的组织与性能.结果表明,低频电磁铸造显著细化晶粒组织,并使组织分布均匀,改善铸锭的铸态力学性能.固溶并时效处理后,常规DC铸锭挤压棒材抗拉强度达到676.5 MPa,延伸率达到11.2%;低频电磁铸锭挤压棒材抗拉强度略有提高,达到677.5 MPa,延伸率提高较大,达到13.2%.低频电磁铸造对7050铝合金挤压棒材最终抗拉强度影响不大,但能够显著提高延伸率.     

7050铝合金半连铸过程应力场及开裂倾向

7050铝合金在半连铸生产过程中发生热裂和冷裂的倾向很高,不但影响了产品的质量和生产效率,还可能导致生产事故.工厂常采用试错法以找到最优的工艺参数,但这种方法成本高且效率低.运用数值模拟的方法再现铸造过程中各物理场的变化情况,已成为优化铝合金熔铸工艺非常重要的研究手段.本文通过将温度场、流场和应力场进行直接耦合,对7050铝合金的半连铸过程进行了数值模拟研究.结果显示,在糊状区沿铸锭宽度方向的应力和应变分量最大,特别是在起始铸造阶段,因而最容易在起始阶段产生垂直于宽度方向的热裂纹.冷裂与铸锭内应力集中有关,根据计算可知铸锭在冷却至200℃时冷裂倾向最大.由实际裂纹所处的部位及所需的临界尺寸可以推测,该冷裂纹极有可能是糊状区产生的热裂纹在低温时失稳扩展而形成的.     

低频电磁场对水平半连续铸造7075铝合金的影响

采用实验的方法研究了低频电磁场对水平半连续铸造铝合金的表面质量及铸态组织的影响·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,低频电磁场可有效地减少铸锭的表面缺陷并显著改善铸锭的微观组织·此外,提高磁场的强度或适当降低磁场的频率均有利于对铸锭质量的改善·实验所采用的安匝数及频率范围中,最优的条件分别为10000,30Hz·     

机械振动对挤压铸造A356铝合金组织与性能的影响

研究了挤压铸造过程中机械振动对A356铝合金材料显微组织与力学性能的影响规律,并对机械振动击碎枝晶的作用机理进行了阐述。结果表明:施加机械振动能够有效地消除材料缩松缩孔及断面裂纹,减少甚至消除挤压铸造铝合金铸锭的微观孔洞,细化晶粒组织,使得组织更加均匀;挤压铸造凝固初期,机械振动能够在很大程度上破碎二次枝晶臂,增加材料的形核率;试验值与理论值的对比分析表明,Kirkwood模型具有更高的精度;机械振动能够提高材料的力学性能,相较于重力铸造与无振动挤压铸造而言,所得铸件的抗拉强度与延伸率均有一定提高.     

外加电磁场对半连续铸造7075铝合金宏观偏析规律的影响

研究了外加电磁场在直径200mm7075铝合金圆锭半连续铸造过程中对合金元素宏观偏析规律的影响·分别在100～600A和10～100Hz范围内调节感应线圈中交变电流的强度和频率,通过电磁铸造工艺制得7075铝合金圆锭·采用化学分析的方法测定合金元素沿铸锭半径方向的分布情况·结果表明,采用电磁铸造工艺能够有效抑制宏观偏析;在保持线圈电流强度不变的情况下,电磁场频率的改变显著地影响了合金元素的分布情况,其中频率为30Hz时消除宏观偏析的效果最佳·     

5A06铝合金板材表面涂覆石墨后的腐蚀现象研究

针对5A06铝合金板材表面涂覆石墨后出现的腐蚀现象,利用能谱分析方法,对板材表面不同涂覆状态进行了能谱分析,分析表明石墨溶液中的溶剂、干燥速度、石墨纯度、板材表面状态都会对板材表面腐蚀产生不同程度的影响,并阐明了涂覆石墨后的5A06铝合金板材表面产生腐蚀现象的深层原因——电化学腐蚀,提出了消除板材表面腐蚀痕迹的方法。     

7055铝合金半连续铸造过程区域水冷工艺数值模拟

建立了7055铝合金半连续铸造过程的数学模型,采用了有限元模拟软件Procast对铸造过程进行模拟,模拟过程还采用了Procast模拟连铸的MILE算法.通过在结晶器下方设置区域冷却装置刮水板,使半连续铸造的二次冷却水在挡水板位置被阻挡和分流,实现区域冷却效果,保证铸造过程中刮水板下方铸坯自然空冷,铸锭利用自身余温"低温回火",有效降低了铸造内应力,抑制了铸坯开裂.仿真了刮水板不同位置的温度场与应力场的变化情况,模拟结果显示,适当减小区域冷却范围,可有效减小表面裂纹和中心裂纹产生的倾向性.     

超声对7050铝合金显微组织及溶质固溶度的影响

在铝合金半连续铸造过程中,分别采用不施加外场与施加超声外场2种方案制备7050铝合金扁锭,采用Leica台式金相显微镜观察2种铸锭的显微组织,利用电子探针分析仪(EPMA)测定试样晶粒内主要合金元素Zn,Mg和Cu的含量,并对试样做线扫描分析。研究结果表明:施加超声外场铸锭的凝固组织与未施加超声外场铸锭的相比明显细化,铸锭中形成大量细小、均匀的等轴晶组织,溶质元素在晶内的固溶度增大;Zn,Mg和Cu的晶内相对溶质固溶度分别提高17.468%,49.549%和21.849%。     

蜂窝结构的超声波振动网络构建与应用

选择结构合理的多振动源超声波辅助铸造网络,提高超声波辅助铸造系统的工作效率和铝合金的铸造质量,解决了传统结构超声波辅助铸造系统功率超声波分布不均匀、作用面积和作用体积小、频率谱效率和功率谱效率低、辅助铸造质量差等问题。设计的蜂窝结构超声波辅助铸造网络可以根据振动源节点的层数确定节点的个数,根据铸锭尺寸确定正六边形蜂窝单元的边长,并且实时调整超声波网络的输出功率和谐振频率。选择7节点的蜂窝结构超声波网络和4节点的传统结构超声波网络,分别应用到Φ630 mm的7085铝合金铸锭辅助铸造实验与仿真过程中。与4节点传统超声波网络相比,7节点蜂窝结构超声波网络的有效面积、有效体积、频率谱效率和平均覆盖概率分别增加了22.73%、32.81%、18.71%和0.315,平均功率谱效率与理想值的差值仅为0.27 W/cm~2,平均晶粒尺寸减小了35.82μm,说明蜂窝结构超声波辅助铸造网络的工作效率和铝合金铸造质量均有提升。     

超声空化对大规格高强铝合金热顶铸造凝固组织的影响及作用机理

在直径为650 mm的高强铝合金热顶半连续铸造中施加多源超声波振动系统,考察多源超声场的施加对铸锭宏微观组织的影响,并分析热顶铸造过程中超声空化作用对熔体凝固的作用机理。研究结果表明:铸锭截面组织整体均匀细化,晶粒形状由发达的枝晶变为等轴枝晶,晶粒平均粒度减小了107μm,在超声辐射杆附近区域,细化效果最明显;在热顶铸造过程中,铝液中的超声空化范围主要在辐射杆附近有限区域内,故空化效应主要作用于液态金属中的异质颗粒,空化泡崩溃产生的冲击波增大了异质颗粒与液态金属的接触角,降低了形核所需自由能,促使异质形核发生,增大了形核率,细化了凝固组织。     

铸造工艺参数对7075/6009铸锭外层合金厚度的影响

采用双流浇注半连续铸造技术制备了7075/6009梯度复合铝合金铸锭,分析了内、外熔体温度、铸造速度、节流片孔径大小、内导管插入深度等工艺参数对铸锭外层厚度的影响,结果表明：内熔体温度的升高、内导管插入深度的增加及节流片孔径的增大都将显著减小铸锭外层厚度,当内熔体温度从680 ℃升高到780 ℃,内导管插入深度从0 mm增大到15 mm,节流孔径从1.6 mm增大到1.8 mm时,7075/6009复合铸锭的外层合金厚度分别可减小38.8 %、30 %和42.2 %;而外熔体温度的升高及铸造速度的增大对减薄铸锭外层厚度不明显;同时探讨了铸造工艺参数对凝固液穴形成和铸锭外层厚度的影响机制。     

超声铸造2219铝合金均匀化工艺及第二相演变

采用DSC、金相、扫描电镜及能谱分析等方法,研究超声铸造2219铝合金均匀化工艺及合金铸锭中的第二相在不同均匀化制度处理过程中的演变规律。研究结果表明:超声铸造2219铝合金铸锭中存在大量非平衡凝固共晶体,其中的低熔点非平衡共晶相为Al_2Cu相,其过烧温度为560.79℃;在均匀化热处理过程中,该非平衡凝固共晶体不断向合金基体溶解,其数量、形态和分布均发生很大变化;铸锭中还存在少量长条状含铁相,该相在某些均匀化制度处理下变得粗大;该合金较合理的均匀化制度为550℃,24 h。     

半连续铸造机采用闭环控制提高铸锭质量

半连续铸造机在铸造过程中,如果铸造速度发生较大波动,会影响铸锭的质量,在轧制过程中可能出现断带、损坏设备并且降低带材的成品率.通过改造电控系统,采用比例阀及脉冲流量计,进行闭环控制来稳定铸造速度,可以提高铸锭的质量.     

挤压工艺对汽车用铝合金型材组织与性能的影响

以汽车用超薄壁6005A铝合金为研究对象,研究在热挤压时,铸锭加热温度、挤压速度对其组织、力学性能和导电率的影响。结果表明,适当降低铸锭加热温度并提高挤压速度对6005A铝合金型材综合性能有一定的提升作用;挤压速度对型材导电率的影响较小,铸锭加热温度越高,导电性能越好。     

气膜对铝合金半连铸液穴形状及表面质量的影响

利用气膜连铸技术对6063铝合金熔体液穴形状、熔体与结晶器接触高度、初凝壳形成位置点以及液穴深度进行了研究.结果表明:与热顶铸造相比,气膜铸造降低了结晶器的有效散热长度,增加了熔体金属与结晶器接触高度,初凝壳形成位置点降低,液穴平直.初凝壳高度降低,减少了由铸锭的回热现象,偏析瘤和冷隔消除,铸锭表面质量明显提高.     

实型铸造铝合金件中负压的应用

研究了实型铸造中负压和铝合金件粘砂形成的内在关系，从工艺角度提出合适的初始负压度以及适当的浇注系统尺寸是防止实型铸造铝合金件产生塌箱及粘砂的有效途径。