电磁铸造5182铝合金锭的组织与性能研究

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电磁铸造5182铝合金锭的组织与性能研究

作者：管理员    发布于：2016-03-14 08:28:36    文字：【】【】【】

摘要：

　　电磁铸造是利用电磁感应原理实现的无接触连续铸造技术，是由前苏联学者Getselev等在六十年代末开发成功的，随后在美国、瑞士等国得到大力基金项目：国家自然科学基金青年基金资助项目（59901001），国家自然科学基金重大项目（59995442）。

　　张兴国（I960-），男，博士，博士生导师；金俊泽（1937 -），男，博士生导师。

　　推广并已形成工业化生产。目前它与热顶铸造、水平铸造一起成为铝合金铸锭生产的最重要的三种方法。电磁铸造法与传统连铸法相比有以下优点：铸锭与结晶器无接触，表面质量好，不需去皮加工；金属液受电磁搅拌与强迫冷却作用，晶粒细小、成析小；铸速快，生产率高采用高尖端的电磁铸造技术生产易拉罐用铝材已成为发达国家铝板带行业的主导产品。我国在“七五”期间，虽然开展了铝方锭的电磁铸造技术研究，但由于工艺尚不够稳定等多种原因而停滞不前，至今未能投入工业化生产。目前我国易拉罐生产存在的主要问题是材质内部组织差、某些关键性能指标（深冲变形性能、制耳率、成品率等）难以满足制罐用罐要求，制罐铝材主要依靠进口。据统计19911996年我国共进口易拉罐用铝材34.78万t，19%年达到12万t，年平均递增率为30.5%，每年消耗外汇1亿多美元。因此为了从根本上摆脱目前这种现状，只有大力开发拥有自己知识产权的电磁铸造技术，缩短同先进国家的技术水平差距。

　　本研究室在国内第一个建立了电磁铸造中试基地，掌握了铝合金电磁铸造关键的半悬浮液柱成型工艺控制方法，生产出了优质的5182铝合金扁锭。鉴于国内外目前无电磁铸造铝合金的组织性能报道的事实，本文通过硬度、耐磨性和疲劳性能的测量，全面了解电磁铸造技术的优越性，为工业化生产打下良好的基础。

　　1，电磁铸造铸徒的宏观硬度是普通连续铸造铸锭的2倍多。细小的晶粒结构导致硬度的大幅度增加。均匀化材料的酿降低大约3%表15182铝合金的宏观硬度对比合金种类经过匀化退化处理后5182铝合金的强化相|3得以完全析出，过饱和a固溶体腧度降低，应变场消除，新析出的（3相本身量小腧，使合金的硬度明显降低。

　　普通连续铸造和电磁铸造5182铝合金铸态的显微组织对比表25182合金的磨损失重置Am对比2.2.2耐磨性能表面中心试样经过200m滑移后的磨损失重量如表2所示，电磁铸造铸锭均匀化处理前后的耐磨性均好于普通连续铸造的，磨损失重量大约是普通连续铸造铸锭的一半。热处理后材料的磨损量增加50%，这与均匀化退火后材料的硬度降低有关。

　　5182铝合金磨损面的扫描电镜照片为5182铝合金磨损面的扫描电镜照片，可见普通连续铸造5182的磨损主要由大量塑性可见普通连续铸造5182的磨损主要由大量塑性变形特征构成，表现为存在明显的犁沟、划痕和层片状结构片状磨损碎片大约有20损面上存在着局部的熔化和破碎脱落特征。经过均匀化退火后材料的韧性升高，梨沟加深，层片脱落特征更加明显，这些都是塑性变形的特征。而电磁铸造5182合金的表面沟槽和碎片则变小变浅，片状磨损碎片约为10 ~15pm厚。均匀退火后材料的性升高，梨沟变深，但磨屑与梨沟不如普通连续铸造试样大。

　　显示了5182合金的磨损碎屑扫描电镜照片。普通连续铸造铸锭的磨屑主要是由非常明显的块状大颗粒组成，，而电磁铸造试样则主要是由很多细小碎片堆积而成，没有发现片状大颗粒。

　　DCC均匀化退火处理EMC均化退火处理5182铝合金磨损磨屑的扫描电镜照片从磨损表面的形貌和磨损碎片形貌看，电磁铸造铸锭耐磨性的显著提高主要缘于其非常细小的枝晶结构和均匀致密的显微组织。小的晶粒结构有利于抵抗磨损面的摩擦力均匀化退火后两种方法生产的铸锭的耐磨性降低，磨屑变大。

　　2.2.3疲劳试验表3显示了合金的疲劳试验结果电磁铸造铝合金的循环次数大约是普通连续铸造合金的3倍。无论是铸态还是均匀化处理后都如此。均匀化退火后材料的疲劳性能明显升高众所周知，疲劳裂纹主要起源于表面的粗糙度、亚表面缩松、氧化物、微观孔洞和非金属夹杂物等GETSELEVZN.Castingin傅高升，钱匡武，康积行，等。提篼罐用铝材冶金质量的重要性及其途径。材料导报，2000，14（1）：曹志强，张兴国，金俊泽电磁铸造过程电磁压力与感应热计算。材料科学与工艺，1996，（编辑：张积滨）

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