电磁搅拌2A14铝合金空心铸锭偏析行为研究
发布时间：2021-11-17 03:21
铝合金由于其低成本、高性能以及易于生产等特点,一直以来都在工业领域广泛应用。半连续铸造方法在生产高强铝合金铸锭方面具有重要地位。对于普通半连铸方法制备的高强铝合金铸锭往往存在着组织粗大、成分不均匀和热裂等缺陷,为改善铸锭产品质量,常常在半连铸过程中对熔体施加外场处理。环缝式电磁搅拌方法常用于制备高强铝合金铸锭。在实际生产中,常常采用空心铸锭来代替实心铸锭来通过一系列工艺流程加工成为大型环件,以提高环件的质量、节约加工成本。本文通过对比普通半连铸与电磁搅拌半连铸方法,建立普通半连铸与电磁搅拌半连铸2A14铝合金Φ730/Φ340mm大规格空心铸锭制备过程数学模型,通过数值模拟方法模拟半连铸过程中熔体内电磁场、温度场、液穴形貌与流场等宏观物理场,结果表明施加电磁搅拌处理后熔体内的感应磁场集中分布在铸锭外表面,并由铸锭外表面向内壁沿半径方向呈断崖式降低。熔体中产生的洛伦兹力在熔体中产生强制对流,施加电磁搅拌处理使整体温度场的均匀性有很大提升,同时也明显降低液穴深度。通过对普通半连铸与电磁搅拌半连铸铸锭的微观组织观察与成分分析,发现电磁搅拌处理后晶粒组织细化效果显著,平均晶粒尺寸由115μm减...
【文章来源】：北京有色金属研究总院北京市
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１半连续铸造示意图??为避免上述提及的不良影响，一些模具技术如低头铸造、热顶铸造、模具表面润??滑、电磁搅拌技术等应运而生，意在控制模具部分的冷却方式
?１研究背景???ｆｆｉＥｄｆｅ?ｒｆＴｒｘ？??＊力士?？？?＠?ｎ＊＾？??图１．２电磁铸造原理不意图??１．１．３半连铸凝固过程??工艺参数会直接决定半连铸工艺的换热条件，因此在铸坯的不同区域的温度分布??也会有所区别。合金成分与工艺参数会同时决定铸坯从液相到固相的转变区域的大小??和位置。图１．３所示，凝固过程中的铸坯被分为一些特定的区域，可分为液相区（１）、??过渡区（２），其中过渡区是由液相与固相等温线之间的区域，还可以被细分为浆状区??（Ｓｌｕｒｒｙｒｅｇｉｏｎ），也就是自由枝晶可流动区，与糊状区（Ｒｉｇｉｄｍｕｓｈｙｚｏｎｅ），也被称为固??相不可流动区（３），它们之间的边界为固相分数的等值线，一般可以认为固相率为０．３??时，如图１．３（ａ）所示，它们整体则被称为液穴。临界固相率通常指固相枝晶生长到相??互接触搭接的温度和时刻，形成了一个宏观凝固的组织结构的时刻，如图１．３（ｂ）所示。??本文中所提及的固相不可流动区皆为临界固相率所对应的等值线以下的部分，液相线??与等值线之间的部分为自由枝晶可流动区（Ｓｌｕｒｒｙｒｅｇｉｏｎ）。对于连铸商用锻造铝合金来??说，发生这种转变的临界固相率大约在０．２－０．３３之间。大多数情况下，等值线就代表??了凝固前沿。图１．３（ｂ）所示的过渡区的不同区域位置发生的宏观偏析由不同的机制驱??动。??ｂ??ａ???ｙｊｙ?—?ｌ?ｌ?Ｉ??Ｖ＼?ＴｆＭｒｍｏ－Ｍｌｔｉｌａｌ??ｅ?＾?ｆｆｃ?ｃｏｎｗ？ｅｔｔｏｎ??ＳｏＭｄｕｉ?ｔｖ?１３??Ｅｕｔｅｃｔｉｃｓ??图１．３半连续铸造过程液穴示意图，（ａ）液穴组成示意图；（ｂ）液穴内的枝晶搭接
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【参考文献】：
期刊论文
[1]Si对Al-Zn-Mg-Cu合金组织、断裂和局部腐蚀行为的影响[J]. 焦慧彬,陈康华,陈善达,陈送义,彭振凌,王会平,马云龙. 湖南大学学报(自然科学版). 2018(06)
[2]大型铸锭均质化问题及其新解[J]. 李军,夏明许,胡侨丹,李建国. 金属学报. 2018(05)
[3]脉冲磁致振荡凝固技术[J]. 龚永勇,程书敏,钟玉义,张云虎,翟启杰. 金属学报. 2018(05)
[4]内部电磁搅拌对大规格2219铝合金铸锭组织及性能的影响[J]. 邱阳,张志峰,高明伟,李豹,陈春生. 稀有金属. 2019(02)
[5]超声处理对2219大规格铝锭微观组织与宏观偏析的影响[J]. 钟贞涛,李瑞卿,李晓谦,陈平虎. 工程科学学报. 2017(09)
[6]低偏析技术的发展[J]. 张玉妥,陈波,刘奎,李殿中,李依依. 金属学报. 2017(05)
[7]航空用铝合金超微结构实验表征[J]. 杨明军,李凯,杜勇,汪炯,刘丝靓,孔毅. 航空材料学报. 2017(01)
[8]在不同过热度和电磁搅拌下Mg2Si/Al复合材料的微观组织特征（英文）[J]. 武晓峰,张广安,伍复发. 稀有金属材料与工程. 2015(03)
[9]连铸过程中电磁流体力学的数值模拟现状及发展趋势[J]. 刘和平. 连铸. 2015(01)
[10]DC铸造7075铝合金微观偏析的量化分析[J]. 陈丹丹,张海涛,蒋会学,崔建忠. 材料与冶金学报. 2011(03)
博士论文
[1]大规格7系铝合金铸锭均冷环缝式电磁搅拌铸造技术研究[D]. 罗亚君.北京有色金属研究总院 2018
[2]方坯连铸疏松及宏观偏析的模拟研究[D]. 董其鹏.北京科技大学 2018
[3]7075合金大直径铸锭均质化技术研究[D]. 王海军.北京科技大学 2015
硕士论文
[1]7050铝合金半连续铸造过程中的宏观偏析[D]. 张倩.东北大学 2015
[2]凝固收缩作用下二元合金凝固过程宏观偏析数值预测[D]. 付嘉宝.东北大学 2015
[3]超声外场辅助铸造抑制7050合金宏微观偏析的实验研究[D]. 黎正华.中南大学 2011
本文编号：3500093
【文章来源】：北京有色金属研究总院北京市
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１半连续铸造示意图??为避免上述提及的不良影响，一些模具技术如低头铸造、热顶铸造、模具表面润??滑、电磁搅拌技术等应运而生，意在控制模具部分的冷却方式
?１研究背景???ｆｆｉＥｄｆｅ?ｒｆＴｒｘ？??＊力士?？？?＠?ｎ＊＾？??图１．２电磁铸造原理不意图??１．１．３半连铸凝固过程??工艺参数会直接决定半连铸工艺的换热条件，因此在铸坯的不同区域的温度分布??也会有所区别。合金成分与工艺参数会同时决定铸坯从液相到固相的转变区域的大小??和位置。图１．３所示，凝固过程中的铸坯被分为一些特定的区域，可分为液相区（１）、??过渡区（２），其中过渡区是由液相与固相等温线之间的区域，还可以被细分为浆状区??（Ｓｌｕｒｒｙｒｅｇｉｏｎ），也就是自由枝晶可流动区，与糊状区（Ｒｉｇｉｄｍｕｓｈｙｚｏｎｅ），也被称为固??相不可流动区（３），它们之间的边界为固相分数的等值线，一般可以认为固相率为０．３??时，如图１．３（ａ）所示，它们整体则被称为液穴。临界固相率通常指固相枝晶生长到相??互接触搭接的温度和时刻，形成了一个宏观凝固的组织结构的时刻，如图１．３（ｂ）所示。??本文中所提及的固相不可流动区皆为临界固相率所对应的等值线以下的部分，液相线??与等值线之间的部分为自由枝晶可流动区（Ｓｌｕｒｒｙｒｅｇｉｏｎ）。对于连铸商用锻造铝合金来??说，发生这种转变的临界固相率大约在０．２－０．３３之间。大多数情况下，等值线就代表??了凝固前沿。图１．３（ｂ）所示的过渡区的不同区域位置发生的宏观偏析由不同的机制驱??动。??ｂ??ａ???ｙｊｙ?—?ｌ?ｌ?Ｉ??Ｖ＼?ＴｆＭｒｍｏ－Ｍｌｔｉｌａｌ??ｅ?＾?ｆｆｃ?ｃｏｎｗ？ｅｔｔｏｎ??ＳｏＭｄｕｉ?ｔｖ?１３??Ｅｕｔｅｃｔｉｃｓ??图１．３半连续铸造过程液穴示意图，（ａ）液穴组成示意图；（ｂ）液穴内的枝晶搭接
?１研究背景???ｆｆｉＥｄｆｅ?ｒｆＴｒｘ？??＊力士?？？?＠?ｎ＊＾？??图１．２电磁铸造原理不意图??１．１．３半连铸凝固过程??工艺参数会直接决定半连铸工艺的换热条件，因此在铸坯的不同区域的温度分布??也会有所区别。合金成分与工艺参数会同时决定铸坯从液相到固相的转变区域的大小??和位置。图１．３所示，凝固过程中的铸坯被分为一些特定的区域，可分为液相区（１）、??过渡区（２），其中过渡区是由液相与固相等温线之间的区域，还可以被细分为浆状区??（Ｓｌｕｒｒｙｒｅｇｉｏｎ），也就是自由枝晶可流动区，与糊状区（Ｒｉｇｉｄｍｕｓｈｙｚｏｎｅ），也被称为固??相不可流动区（３），它们之间的边界为固相分数的等值线，一般可以认为固相率为０．３??时，如图１．３（ａ）所示，它们整体则被称为液穴。临界固相率通常指固相枝晶生长到相??互接触搭接的温度和时刻，形成了一个宏观凝固的组织结构的时刻，如图１．３（ｂ）所示。??本文中所提及的固相不可流动区皆为临界固相率所对应的等值线以下的部分，液相线??与等值线之间的部分为自由枝晶可流动区（Ｓｌｕｒｒｙｒｅｇｉｏｎ）。对于连铸商用锻造铝合金来??说，发生这种转变的临界固相率大约在０．２－０．３３之间。大多数情况下，等值线就代表??了凝固前沿。图１．３（ｂ）所示的过渡区的不同区域位置发生的宏观偏析由不同的机制驱??动。??ｂ??ａ???ｙｊｙ?—?ｌ?ｌ?Ｉ??Ｖ＼?ＴｆＭｒｍｏ－Ｍｌｔｉｌａｌ??ｅ?＾?ｆｆｃ?ｃｏｎｗ？ｅｔｔｏｎ??ＳｏＭｄｕｉ?ｔｖ?１３??Ｅｕｔｅｃｔｉｃｓ??图１．３半连续铸造过程液穴示意图，（ａ）液穴组成示意图；（ｂ）液穴内的枝晶搭接
【参考文献】：
期刊论文
[1]Si对Al-Zn-Mg-Cu合金组织、断裂和局部腐蚀行为的影响[J]. 焦慧彬,陈康华,陈善达,陈送义,彭振凌,王会平,马云龙. 湖南大学学报(自然科学版). 2018(06)
[2]大型铸锭均质化问题及其新解[J]. 李军,夏明许,胡侨丹,李建国. 金属学报. 2018(05)
[3]脉冲磁致振荡凝固技术[J]. 龚永勇,程书敏,钟玉义,张云虎,翟启杰. 金属学报. 2018(05)
[4]内部电磁搅拌对大规格2219铝合金铸锭组织及性能的影响[J]. 邱阳,张志峰,高明伟,李豹,陈春生. 稀有金属. 2019(02)
[5]超声处理对2219大规格铝锭微观组织与宏观偏析的影响[J]. 钟贞涛,李瑞卿,李晓谦,陈平虎. 工程科学学报. 2017(09)
[6]低偏析技术的发展[J]. 张玉妥,陈波,刘奎,李殿中,李依依. 金属学报. 2017(05)
[7]航空用铝合金超微结构实验表征[J]. 杨明军,李凯,杜勇,汪炯,刘丝靓,孔毅. 航空材料学报. 2017(01)
[8]在不同过热度和电磁搅拌下Mg2Si/Al复合材料的微观组织特征（英文）[J]. 武晓峰,张广安,伍复发. 稀有金属材料与工程. 2015(03)
[9]连铸过程中电磁流体力学的数值模拟现状及发展趋势[J]. 刘和平. 连铸. 2015(01)
[10]DC铸造7075铝合金微观偏析的量化分析[J]. 陈丹丹,张海涛,蒋会学,崔建忠. 材料与冶金学报. 2011(03)
博士论文
[1]大规格7系铝合金铸锭均冷环缝式电磁搅拌铸造技术研究[D]. 罗亚君.北京有色金属研究总院 2018
[2]方坯连铸疏松及宏观偏析的模拟研究[D]. 董其鹏.北京科技大学 2018
[3]7075合金大直径铸锭均质化技术研究[D]. 王海军.北京科技大学 2015
硕士论文
[1]7050铝合金半连续铸造过程中的宏观偏析[D]. 张倩.东北大学 2015
[2]凝固收缩作用下二元合金凝固过程宏观偏析数值预测[D]. 付嘉宝.东北大学 2015
[3]超声外场辅助铸造抑制7050合金宏微观偏析的实验研究[D]. 黎正华.中南大学 2011
本文编号：3500093
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