电磁场对铸造铝合金凝固过程的影响

发布时间：2017-08-17 16:02

  本文关键词：电磁场对铸造铝合金凝固过程的影响

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【摘要】：半固态技术作为21世纪最有前途的金属材料加工技术,已经被广泛运用于各大领域。电磁搅拌作为制备半固态浆料中重要的一环,对合金浆料的凝固过程具有重要影响,直接关系到样品微观组织形貌的优劣。本文分别采用ZL203和6061两种铝合金作为研究对象,主要研究电磁搅拌和稀土对合金凝固过程及微观组织形貌的影响首先,采用变频控制的电磁搅拌装置制备了半固态ZL203铝合金浆料,分析不同搅拌时间和搅拌频率下α-Al相形貌和尺寸,研究了在连续搅拌过程中变换频率对合金熔体进行分级搅拌的影响。结果表明:分级搅拌可以有效地改善半固态合金浆料的质量;适合于半固态ZL203合金的分级电磁搅拌工艺为:ZL203合金经670℃浇注后,先在40Hz的频率下搅拌5s,再在30Hz的频率下搅拌10s,并于620℃温度下保温5min。经此工艺制备的半固态ZL203合金铸锭具有较高质量,其中心部区域晶粒平均等积圆直径为85.62μm,平均形状因子为0.86;边缘区域晶粒的平均等积圆直径为84.52μm,平均形状因子达到0.85。另外,还研究了电磁搅拌条件下添加稀土时对合金微观组织的细化机理,结果表明:在加入0.4%Er的条件下,Er以Al3Er的形式存在与以单质的形式存在相比,前者细化晶粒的效果更好。利用低频率电磁搅拌制备了半固态ZL203合金浆料,研究了电磁搅拌对Cu在Al基体中浓度的影响。实验中将ZL203合金在固液相线区间内选择不同温度进行浇注,并在等温电磁搅拌后进行缓慢冷却至固相线以下,之后进行水冷。实验结果表明:电磁搅拌可以提高Cu在Al中的浓度,减少了Cu在晶间的偏析程度;合金的浇注温度对Cu在Al中的浓度有一定影响,浓度随着浇注温度的降低而增加,且晶间偏析降低。应用低过热度浇注和电磁搅拌技术制备了半固态6061铝合金浆料,研究了浇注温度和电磁搅拌对半固态6061铝合金的微观组织形貌的影响。试验结果表明:浇注温度对半固态6061铝合金的凝固组织影响很大,半固态6061合金在660℃下浇注的晶粒最为细小;电磁搅拌可以有效地改善半固态6061铝合金的凝固组织形貌和晶粒尺寸,当电磁频率为30Hz且搅拌15s时,凝固组织的形貌及尺寸的结果最佳。通过实验研究,获得了制备半固态6061铝合金浆料合适的工艺参数。
【关键词】：ZL203合金 6061铝合金 电磁搅拌 浇注温度 稀土
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG292
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-18
• 1.1 半固态加工技术概述8-11
• 1.1.1 半固态加工成形技术简介8
• 1.1.2 半固态加工成形技术的优点8-9
• 1.1.3 半固态浆料加工技术简介及其进展9-11
• 1.1.4 半固态凝固成形技术的应用现状11
• 1.2 电磁凝固技术概述11-14
• 1.2.1 电磁凝固技术简介11-12
• 1.2.2 金属电磁凝固技术12-14
• 1.3 电磁搅拌在铝合金中的应用14-16
• 1.3.1 电磁搅拌在改善铝合金微观组织中的作用14-15
• 1.3.2 电磁搅拌在改变合金元素浓度和改善偏析中的作用15
• 1.3.3 电磁搅拌条件下稀土对合金显微组织的影响15-16
• 1.4 半固态微观组织参数描述16
• 1.5 本课题主要研究内容16-18
• 第二章 试验材料、研究方案及设备18-24
• 2.1 试验材料18-19
• 2.1.1 合金的选择18-19
• 2.1.2 稀土的选择19
• 2.2 试验设备的选择19-20
• 2.3 试验方案设计20-24
• 2.3.1 分级电磁搅拌对ZL203 合金凝固组织的影响20-21
• 2.3.2 电磁搅拌条件下稀土对Al-Cu合金凝固组织的影响21-22
• 2.3.3 电磁搅拌对ZL203 合金Cu在Al基中浓度的影响22
• 2.3.4 浇注温度和电磁搅拌对6061铝合金凝固组织的影响22-24
• 第三章 分级电磁搅拌和稀土对半固态Al-Cu合金凝固组织的影响24-41
• 3.1 引言24
• 3.2 实验工艺过程24-25
• 3.3 分级搅拌工艺探究实验结果与分析25-32
• 3.3.1 传统电磁搅拌细化铝合金 α-Al相25-28
• 3.3.2 分级电磁搅拌细化铝合金28-30
• 3.3.3 分级搅拌实验讨论30-32
• 3.4 电磁搅拌条件下稀土对ZL203 合金微观组织形貌的影响32-40
• 3.4.1 稀土细化剂选择的综合原因32-33
• 3.4.2 Al3Er与 α-Al相二维错配度的计算33-34
• 3.4.3 Er对Al和Cu之间交互作用的影响34-36
• 3.4.4 实验结果与分析36-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第四章 电磁搅拌对Al-Cu合金Cu在Al基中浓度的影响41-47
• 4.1 序言41
• 4.2 实验过程41
• 4.3 实验结果41-44
• 4.4 讨论44-46
• 4.5 本章小结46-47
• 第五章 浇注温度和电磁搅拌对6061铝合金凝固组织的影响47-55
• 5.1 序言47
• 5.2 实验过程47
• 5.3 实验结果47-51
• 5.4 讨论51-54
• 5.4.1 浇注温度对 α-Al相尺寸的影响51-53
• 5.4.2 电磁搅拌对 α-Al相尺寸和形状影响原因分析53-54
• 5.5 本章小结54-55
• 第六章 结论55-56
• 参考文献56-64
• 致谢64-65
• 攻读学位期间的研究成果65-66

【参考文献】

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本文编号：689854