镁合金半连续铸造技术的研究与展望

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铸造技术

３３４··

ＦＯＵＮＤＲＹＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ

Ｖｏｌ．３４Ｎｏ．３

Ｍａｒ．２０１３

镁合金半连续铸造技术的研究与展望

李金柱1，2，农

学与工程学院，湖南长沙４１００８３）

摘

要：介绍了镁合金的性质和应用前景，提出镁合金半连续铸造技术。分析了镁合金半连续铸造过程中影响铸造

登1，郑开宏1，赵明纯2

（１．广东省工业技术研究院（广州有色金属研究院）金属成型与加工技术研究所，广东广州５１０６５０；２．中南大学材料科

性能的４种主要因素，以及外加场在镁合金半连铸过程中的应用；总结了镁合金半连续铸造过程中存在的主要问题，并对镁合金半连续铸造技术的发展前景进行了展望。

关键词：镁合金；半连续铸造；外加场；发展前景中图分类号：ＴＧ２４９．７；ＴＧ１４６．２＋２

文献标识码：Ａ

文章编号：１０００-８３６５（２０１３）０３-０３３４-０４

ResearchStatusandProspectonMg－alloySemi－continuousCastingProcess

ＬＩＪｉｎｚｈｕ１，２，ＮＯＮＧＤｅｎｇ１，ＺＨＥＮＧＫａｉｈｏｎｇ１，ＺＨＡＯＭｉｎｇｃｈｕｎ２

（１．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ＧｕａｎｇｚｈｏｕｇｅｎｅｒａｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｆｏｒｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６５０，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００８３，Ｃｈｉｎａ）

Abstract：Ｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔｏｆｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｔｈｅｓｅｍｉ－ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｗａｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．Ａｎｄｆｏｕｒｍａｉｎｆａｃｔｏｒｓｔｈａｔａｆｆｅｃｔｔｈｅｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｉｎｇｏｔｓｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｉｎｔｈｅｓｅｍｉ－ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｗｈａｔ＇ｓｍｏｒｅ，ｔｈｅａｐｐｌｉｅｄｆｉｅｌｄｓｕｓｅｄｉｎｔｈｅｃａｓｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｔｈｅｍａｉｎｐｒｏｂｌｅｍｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎｔｈｅｍａｇｎｅｓｉｕｍｓｅｍｉ－ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｐｒｏｓｐｅｃｔｏｆｓｅｍｉ－ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｗａｓｅｘｐｅｃｔｅｄ．Keywords：ｍａｇｎｅｓｉｕｍ；ｓｅｍｉ－ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎｇ；ａｐｐｌｉｅｄｆｉｅｌｄｓ；ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ

为了加快镁合金的应用，尤其是开发高性能的镁合金产品，就需要深入地开发研究大规格、高自动化程度的镁合金成形装备和技术，尤其是研究大尺寸、高品质的镁合金铸造技术，避免铸锭的缺陷通过“遗传效应”影响后续加工产品质量和性能［１，２］。镁合金半连续铸造结晶速度快，减少了镁合金中化学成分的区域偏析，减少了气孔和疏松，提高了铸锭的致密度，铸造缺陷少；同时减少了镁合金的氧化夹杂和杂质含量；而且镁合金的半连续铸造还拥有生产过程连续性强，成品率、生产率高，劳动强度小等一系列优点［３］。

1.1二次冷却

在半连续铸造工艺中，二次冷却水和铸锭质量

密切相关，控制不当就会产生表面和内部裂纹、隆起和变形、偏析和缩孔、枝晶偏大等缺陷［４，５］。二次冷却水量越大，冷却强度就大，铸锭断面的温度梯度大，镁合金的凝固速度变快，组织内部枝晶尺寸随之减小，组织也越来越均匀，不易产生偏析，但是缩孔和热裂的倾向增大。加拿大温莎大学韩丽红等研究指出，ＡＣ５２晶粒细化效果在高的冷却速率（２０￣６５℃／ｓ）条件下达到最好［６］。但是冷却强度并非随着二次冷却水量的增加而无限增大，当二次冷却水量增至一定程度，冷却水从金属液中所带走的热量不再有很大程度增加，金属液凝固速度的增加也不再明显。赵凯阳等［１］研究了二次冷却水量对半连续铸造过程铸锭组织的影响：当冷却水量由５０Ｌ／ｍｉｎ增大至

1镁合金半连续铸造过程工艺控制

变形镁合金铸锭的质量可以用力学性能及其铸

锭缺陷（如冷隔、气孔、疏松、裂纹、夹杂、偏析等）进行评定。在实际的铸造生产中常用铸锭几何尺寸、合金成分及铸锭有无缺陷为主要的检验指标。

———————————————————收稿日期：２０１２-１２-０４；

修订日期：２０１３-０１-１８

基金项目：广东省教育部产学研结合项目（２０１０Ａ０９０２０００７８）；广东省

企业特派员工作站（２０１０Ｂ０９０５０００１０）

作者简介：李金柱（１９８９－

），河南洛阳人，硕士生．主要研究方向：

镁、铝合金半连续铸造．

５３Ｌ／ｍｉｎ时，合金的组织明显得到细化，二次枝晶间

距由５３．６８μｍ骤降至３３．９５μｍ，随着冷却水量由

５３Ｌ／ｍｉｎ变为５８Ｌ／ｍｉｎ时，二次枝晶间距降至２０．７１μｍ，

合金枝晶虽然更为破碎，但细化效果却没有那么明显。同时，强的冷却速度会导致铸坯表面温度大大降低，，温度梯度增大，促使微量元素（Ａｌ、Ｎｂ、Ｂ等）沿晶界沉淀，增加了裂纹敏感性。因此，控制二次冷却是控制铸坯质量的关键，控制冷却过程中铸坯的温降，

Ｅ-ｍａｉｌ：ｊｉｎｚｈｕ２０１２８９＠ｙａｈｏｏ．ｃｎ

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