电磁铸造2E12铝合金的铸态组织与力学性能

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电磁铸造2E12铝合金的铸态组织与力学性能

电磁铸造特种铸造及有色合金　2009年第29卷第11

期

电磁铸造2E12铝合金的铸态组织与力学性能

王少华1　杨守杰2　房灿峰1　王剑钊1　郝　海1　孟令刚1　戴圣龙2　张兴国1

(1.大连理工大学材料科学与工程学院;2.北京航空材料研究院)

摘　要　分别采用电磁铸造和普通连铸技术制备了2E12铝合金连铸锭。通过显微组织和力学性能的对比分析,研究施加电磁场对2E12铝合金连铸过程及铸锭性能的影响。结果表明,使用电磁铸造技术制备的2E12铝合金铸锭具有良好的表面质量和内部组织,以及优良的力学性能。其中,电磁铸造方法获得的2E12铝合金铸锭相对于普通连续铸造铸锭晶粒平均尺寸由58μm减小至36μm,抗拉强度提高了9.08%,伸长率提高了61.58%,断裂方式为准解理断裂。关键词　2E12铝合金;电磁铸造;普通连续铸造;显微组织;力学性能中图分类号　TG146.2+1;TG249.7　　　　文献标志码　A　文章编号　1001-2249(2009)11-1042-04

DOI:10.3870/tzzz.2009.11.021

　　电磁铸造(EMC:Electromagneticcasting)是无模半连续铸造技术[1],由前苏联学者Getselev在20世纪60年代末开发成功[2],随后在美国、瑞士等国得到大力

2E12

表1　2E12铝合金的化学成分

wB

%

Fe

<0.060.02Al

推广并实现产业化

[3,4]

。电磁铸造过程中,铝液柱在电

磁体积力约束下呈半悬浮状态,因此,铸坯的表面质量得到改善,可以直接用于热轧,而普通连续铸造(DCC:DirectChillCasting)铸坯表面则往往需要铣面处

普通连铸Cu4.0～4.24.12Mg1.3～1.51.38MnZrSi0.5～0.7-<0.06

0.510.150.04余量余量1.2　2E12铝合金连铸试验

理[5,6]。电磁铸造过程中,在熔体内部伴随的电磁搅拌作用促使熔池内温度场、溶质场均匀,松、偏析程度降低,[7]微量Zr再结晶温度的作用,在一些新合金的开发中添加Zr取代Cr元素成为新的研究热点[8～11]。本研究的2E12铝合金就是在传统2E12铝合金的基础上添加了0.14%(质量分数,下同)的Zr元素设计而成的,由于合

,,℃下氩气除气精炼,电磁铸造工艺20kW,液柱高度保持约40mm,凝固前沿保持在距感应器底部上方10～15mm,浇注温度为(720±10)℃,冷却水流量为1.85m3/h,铸机的稳定拉坯速度为2mm/s。通过普通连铸法,并采用相同工艺参数制备了2E12铝合金铸坯进行对比试验。1.3　2E12铝合金性能分析

金含量高,普通连续铸造铸锭严重的表面偏析和易开裂的特性降低了它的成材率,而电磁铸造技术在提高铸锭表面质量和改善铸锭力学性能方面具有明显的优势。因此,本试验分别采用电磁铸造和普通连续铸造法制备了含Zr的2E12铝合金铸锭,通过两者的对比,研究了外加磁场对2E12铝合金显微组织和力学性能的影响。

1　试验材料与方法

1.1　试验材料

2E12铝合金是以高纯Al(纯度为99.99%)、纯Mg(纯度为99.9%)及Al250Cu、Al210Mn、Al24Zr中间合

分别在两种连铸方法制备的2E12铝合金连铸锭横断面的边缘和中心部位取样,磨制、抛光、腐蚀,制取金相试样。腐蚀液采用凯氏溶液(95.0%的H2O+1.5%的HCl+1.0%的HF+2.5%的HNO3,体积分数)。显微组织采用莱卡MEFS型多功能金相显微镜和岛津JSM2M5600LN型扫描电镜观察。拉伸试样沿铸锭的轴向截取,按照国标(GBT22822002)制备标称尺寸为<10mm的拉伸试棒。在WDW2100KN型电子万能机上测试室温力学拉伸性能,拉伸速率为2mm/min,在扫描电镜上观察拉伸断口形貌。

2　试验结果与讨论

2.1　表面质量

金为原料,严格控制杂质元素含量熔炼而成。其实际化学成分见表1。

普通连续铸造与电磁铸造法制备的2E12铸锭表

收稿日期:2009202210;修改稿收到日期:2009202218

)资助项目(2005CB623705);国家自然科学基金资助项目(50875031)基金项目:国家重点基础研究发展计划(“973计划”

第一作者简介:王少华,男,1983年出生,博士研究生,大连理工大学材料科学与工程学院铸造研究中心,辽宁大连(116024),电话:0411-84706114,

E-mail:shaohua0214@

通讯作者:张兴国,男,1960年出生,教授,大连理工大学材料科学与工程学院铸造研究中心,辽宁大连(116024),电话:0411-84706183,E-mail:zxgwj@

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