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.     

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·     

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.     

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·     

熔体超声处理对7050铝合金铸锭宏观偏析的影响

采用SPECTRO-MAXx立式直读光谱仪和Leica金相显微镜,研究超声外场下7050铝合金半连续铸锭中微观组织的演变规律及溶质元素Zn,Mg和Cu的宏观偏析行为。研究结果表明:熔体超声处理后的铸锭组织变得细小,混晶减少,溶质元素的宏观偏析程度得到弱化,且随着超声功率的增大,溶质元素分布更加均衡,在240 W超声功率作用下,Zn,Mg和Cu的偏析比由未加超声时的1.243,1.158和1.190分别降低为1.086,1.098和1.110;超声外场的引入使得液穴变浅,由铸锭收缩引起的溶质元素在枝晶间的横向流动作用减弱;晶粒的有效细化导致液固两相的相对运动速度减弱;溶质原子的扩散程度得到强化是超声弱化偏析的主要原因。     

低频电磁场对过共晶铝硅合金组织的影响

采用低频电磁半连续铸造技术制备Al-19.2%Si合金铸锭,利用电子光学显微镜对铸锭的显微组织进行分析比较,研究了电磁场强度和频率对初生硅颗粒形貌的影响;利用测温技术对合金的凝固过程进行监测,研究低频电磁场对凝固前沿温度场的影响.实验结果表明:与普通DC铸造相比,采用低频电磁半连续铸造可以明显改变液穴中熔体的温度场,使其温度显著下降,温度分布均匀,液穴降低,初生硅颗粒得到有效细化;改变外加电磁场条件,随着电磁场强度的增加,初生硅颗粒细化;随着电磁场频率的增加初生硅颗粒逐渐变大.在本实验条件下,外加电磁场条件为15 Hz,12000At时,初生硅颗粒最为细小.     

超声处理对2219大规格铝锭微观组织与宏观偏析的影响

在半连续铸造过程中施加超声,成功制备了Φ1250 mm 2219铝合金铸锭.利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪及直读光谱仪等仪器对铸锭的组织与成分分布进行检测与分析,探究超声对铸锭组织与偏析的内在作用机制.研究结果表明:超声振动引起的空化和声流效应能明显均匀组织结构,细化晶粒,尤其是心部晶粒细化率达到39.6%.超声促进铸锭晶间第二相呈枝丫状断续分布,晶内析出物点状弥散分布.同时,超声有效减小近表面负偏析,降低边部与心部之间的溶质浓度差异,弱化整个横截面的浓度波动,从而改善宏观偏析.     

溶体超声处理对7050铝合金铸锭微观偏析的影响

采用不施加超声、施加300、1 000 W功率超声三种工艺处理半连铸成形7050铝合金大扁锭,并对不同铸锭的第二相形貌、溶质元素含量变化进行了分析.结果表明:经超声处理的铸锭,非平衡共晶组织变得细小而分散;超声作用下Zn、Mg和Cu元素的成分曲线较常规铸锭平缓,1 000 W超声作用效果更加明显,其Zn、Mg和Cu的晶内相对溶质固溶度分别提高6.36%,19.44%和10.14%;超声处理增大了各溶质元素的有效分配系数k_e值,凝固初期的增幅为0.04~0.24;1 000 W超声作用使铸锭芯部及边部区域的微观偏析得到有效弱化,而芯部距离边部1/2处作用效果相对较差;由于超声加速了凝固前沿的冷却速度,使更多的溶质原子固溶到α-Al中,Zn、Mg和Cu元素在铸锭中的微观偏析得到了改善.      

电磁场对复杂黄铜凝固组织及性能的影响

通过对水平连铸黄铜棒添加电磁场后的铸态组织、密度、力学性能的研究,分析了电磁场对复杂黄铜铸造的影响.分别进行了普通水平连铸和加电磁场水平连铸试验,研究了电磁场作用下黄铜水平连铸铸坯的凝固组织、力学性能、物理性能等的变化,为黄铜的加电磁场水平连铸生产提供合理的电磁场设计、优化铸造工艺奠定一定基础.     

电磁水平连铸1560镍基合金的组织与性能研究

为提高1560镍基合金圆形铸锭的质量,采用电磁水平连铸方法对其进行生产实验,并对圆锭及其坯料再进一步轧制和冷拉所生产系列棒线材产品的组织与性能进行了研究。结果表明,该方法生产的1560镍基合金电磁铸锭的芯部由中心等轴晶组成,其溶质元素偏析程度明显降低,且常规水平连铸过程中常见的芯部裂纹、缩孔和疏松等缺陷也得到有效消除。该方法不仅取消了传统工艺中的铸坯退火、锻造及打磨等工序,而且还缩短了工艺流程,其产品成材率也由传统工艺时的70%提升到90%以上。     

合金钢连铸坯动态凝固过程数值模拟

针对合金钢连铸坯凝固过程中存在的疏松、偏析、裂纹等问题,以现场实际连铸机为研究对象,依据200mm×200mm合金钢的连铸工艺,建立了铸坯凝固传热数学模型,确定了边界条件,初始条件,不同冷却段的表面热流,以及所研究钢种的物性参数·特别是通过把坐标系建在连铸坯之上,解决了计算整个铸坯纵断面上在不同过热度、不同拉速、不同时间、不同位置上动态凝固过程的温度场问题·模拟计算结果与实际铸机上的测试结果吻合较好,从而为调整连铸工艺参数,确定连铸坯末端电磁搅拌器安装位置及电磁参数,提高连铸坯质量找到依据·     

旋转磁场对Zn-7Cu-0.25Mn合金水平连铸坯组织性能的影响

对Zn-7Cu-0.25Mn合金在有无旋转磁场下水平连铸坯横截面宏观组织、微观组织的形貌及铜元素的分布进行比较分析,探讨旋转磁场对Zn-7Cu-0.25Mn合金水平连铸坯组织和性能的影响。结果表明,当拉坯速度保持为53.3mm/min时,施加频率为30Hz、电流强度为100A的旋转磁场,可以消除铸坯因为重力作用导致下部凝固速度大于上部凝固速度、最终凝固位置偏离中心线上移的现象;旋转磁场对水平连铸坯的凝固组织具有明显的细化作用,并且使铸坯的铜偏析现象得到明显改善;施加旋转磁场后铸坯的平均硬度较施加前略有提高。     

Effects of low-frequency electromagnetic field on the surface quality of 7050 aluminum alloy ingots during the hot-top casting process

To improve the quality of 7050 aluminum alloy ingots, low-frequency electromagnetic (LFE) field was applied during the conventional hot-top casting process. Macrostructures and microstructures of the ingots by the conventional and LFE hot-top casting processes were studied. The experimental results show that when the LFE field is turn off during the hot-top casting process, cold folding appears, and the as-cast structure becomes very coarse. Additionally, the thickness of the shell zone is much thinner during the low-frequency electromagnetic hot-top casting process than that during the conventional hot-top casting process. Some reasons for low-frequency electromagnetic field improving the surface quality, refining the structure of the ingot, and minimizing the thickness of the shell zone have been studied.