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直流电磁场下铝硅-铝镁复层材料的制备

吴彩虹  
【摘要】:复层材料作为一种新型材料,由于它的良好的使用性能,已成为现代工业发展的需要,是近年来材料科学的研究热点之一。铝及其合金密度小,耐腐蚀,塑性好,容易进行表面处理;镁的密度更小,只有铝的2/3,同时镁有最好的比强度、机加工性及电磁干涉屏蔽性。但镁成本较高,易氧化、燃烧。为了使镁铝能够充分发挥各自的优良性能,本论文选用材料为ZL102合金以及ZL301合金,已达到制备铝硅-铝镁复层材料的目的。 随着材料电磁加工技术的发展,电磁场的应用范围和途径不断的扩大,目前电磁制动已发展成为一种比较成熟的技术,本文则利用电磁制动技术来制备两侧面具有不同性能的复层材料。 为了选择合理的铸造工艺参数,首先利用有限元分析软件ANSYS研究了施加不同电磁场条件下,结晶器内金属液的流动情况。当磁感应强度为0.15T时,能够很好的抑制金属液的混流。在现有的实验条件下,设计和改进了适合于铝合金的连铸实验设备,其中有结晶器的设计及改进,浇口的设计及改进以及中间包的设计与改进。利用所设计的实验装置进行实验,在实验过程中结合理论分析与实际经验,调整实验的各个工艺参数并不断改进实验设备,最终获得成功的实验结果。 分别对不施加磁场和施加磁场两种情况下得到的铸坯进行比较。利用X射线衍射、电子探针及扫描电镜对铸坯组成及成分进行了测定,并对铸坯的宏观金相组织进行了观察,结果显示:没有施加电磁场条件下,铸坯两侧的成分及相的构成相同,都为铝硅镁合金,在施加磁感应强度为0.15T条件下制得的铸坯一侧为铝硅合金,另一侧为铝镁合金,中间部分为铝硅镁合金。说明电磁场有效地抑制了金属液的混流,铸坯两侧面具有不同的成分,铸坯内部没有明显界面。


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