铸造工艺参数对超高强铝合金低频电磁半连续铸锭微观组织的影响

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Vol 54 No 5May 2005

铸造

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FOUNDRY

铸造工艺参数对超高强铝合金低频电磁半连续铸锭微观组织的影响

左玉波,董 杰,崔建忠

(东北大学材料电磁过程研究教育部重点实验室,辽宁沈阳110004)

摘要:采用低频电磁铸造技术(电磁场频率为25Hz,安匝数12800AT),按照不同的铸造工艺参数半连续铸造制

备了直径为0 1m的超高强度Al 12%Zn 2 5%Mg 2 5%Cu 0 15%Zr合金锭坯,考察了铸造温度、铸造速度和冷却水强度对铸锭组织的影响。结果表明,铸造温度为710 ,铸造速度为100mm/min,冷却水强度为0 05m3/min时的低频半连续铸锭组织均匀细小,呈现近球形,边部和中间部位的晶粒大小差别较小,其平均晶粒尺寸分别为28 m和29 m。

关键词:低频电磁半连续铸造;微观组织;铸造温度;铸造速度;冷却强度;Al Zn Mg Cu Zr

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中图分类号:TG146 21;TG249 7 文献标识码:A 文章编号:1001 4977(2005)05 0455 04

EffectsofCastingTechnologicalParametersontheMicrostructures

ofLowFrequencySemi continuouslyElectromagneticCasting

AlumniumAlloyIngotswithSuper highStrength

ZUOYu bo,DONGJie,CUIJian zhong

(TheKeyLabofElectromagneticProcessingofMaterials,MinistryofEducation,Northeastern

University,Shenyang110004,Liaoning,China)Abstract:Underthelowfrequencyelectromagneticfield(electromagneticfrequencyis25Hzandam pereturnsis12800AT),super highstrengthAl 12%Zn 2 5%Mg 2 5%Cu 0 15%Zralloyissemi con tinuouslycastintoingotswhichare0 1mmindiameter.Theeffectsofcastingtemperature,castingspeedandintensityofcoolingwateronmicrostructureareinvestigated.Theresultsshowthatwhenthecastingtemperature,castingspeedandintensityofcoolingwaterare710 ,100mm/min,0 05m3/minrespectively,themicrostructuresofAl Zn Mg Cu Zralloyareuniform,fineandnearglobularshape.Meanwhileinthisconditionthedifferenceofthemicrostructuresbetweenborderandcenterissmall,andaveragegrainsizesofborderandcenterare28and29 mrespectively.

Keywords:lowfrequencysemi continuouslyelectromagneticcasting;microstructure;castingtempera

ture;castingspeed;intensityofcoolingwater;Al Zn Mg Cu Zr 超高强度铝合金(Al Zn Mg Cu合金)具有密度

低、强度高、热加工性能好等优点,广泛应用于航空航天领域,是飞机、火箭、宇宙飞船和空间站等航天器的主体结构材料。现代航空航天工业的发展,对高强度高韧性铝合金的强度和综合性能提出了更高的要求,因此,超高强度铝合金的研究和应用倍受关注 1-3 。对于超高强度Al Zn Mg Cu合金,提高合金元素含量,是有效的强化措施 3 。超高强度Al Zn Mg Cu合金的合金元素含量高,采用传统的半连续铸造工艺,容易出现裂纹、宏观偏析和微观偏析等缺陷,严重影响材料性能和生产率,且随着合金元素含量的提高,裂纹和偏析会更严重。本文研究的Al 12%Zn 2 5%Mg 2 5%Cu 0 15%Zr合金,合金元素名义总含量超过17%,因此不宜采用传统的半连续

铸造工艺。KusuiJ采用粉末冶金、WeiQ采用喷射沉积方法,提高冷却速度,强制合金元素固溶,获得了高强度高韧性Al Zn Mg Cu合金,但成本高,且气体含量和夹杂等问题难以克服,难以实现产业化。Vives提出了电磁细晶铸造技术(Casting,Re fining,Electromagnetic),该项技术具有细化晶粒 6-8 ,提高溶质元素晶内含量 9 ,减少偏析 10 ,减少裂纹等优点。本研究采用此项技术,且使用更低的频率。对于新的合金,采用新的铸造方法,铸造工艺参数必然发生变化,所以有必要对工艺参数进行研究。本文采用不同的铸造参数低频电磁半连续铸造(LowFrequencyElectromagneticCasting,简记为LFEC)制备Al 12%Zn 2 5%Mg 2 5%Cu 0 15%Zr合金 0 1m锭坯,研究铸造工艺参数对铸锭微观

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基金项目: 十五863 项目(2001AA332030)。收稿日期:2004 09 23收到初稿,2005 02 10收到修订稿。

作者简介:左玉波(1976-),男,山东冠县人,博士研究生,主要从事超高强铝合金低频电磁连铸研究,电话:024 83681742,E mial:zuoyubo

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