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电磁场对铝硅及锡磷青铜合金凝固组织影响的研究

郭进  
【摘要】:随着电磁技术的发展,电磁场在控制金属凝固、改善合金组织及性能等方面将越来越重要,电磁场在材料加工方面的应用也越来越广,到目前为止,已经出现了很多种电磁加工方法。尽管这方面已经做了很多工作,取得了很大进展,但是对电磁场处理影响凝固组织的机理还认识不深,存在很多盲区(例如对精确细化机制、晶格结构及晶粒取向、成分分布、凝固动力学的影响等目前还没有涉及)。针对目前Al—Si合金和锡磷青铜在铸造中存在的一些问题,本论文用电磁处理的方法对这两种合金的铸造组织进行改善,本文分别利用直流和交流电磁场对这两种合金的凝固过程进行了处理,综合分析了电磁场作用对它们凝固组织的影响。通过反复实验,不断的调整实验工艺,优化工艺参数,两种合金都获得了比较理想的凝固组织。 施加电磁场可以明显影响铝硅合金的凝固组织。单独施加直流电场可以细化共晶组织,随电流密度的增大,共晶硅片间距先减小后增大;单独施加直流磁场对共晶组织的细化没有明显的效果,但促使了初生Si向试样边部偏聚;同时施加相互垂直的直流电场和直流磁场,由于复合场与气孔共同作用,共晶组织得到了更加显著的细化效果,共晶硅的结构由针片状变成了细小的骨架状,并且形成了网状的共晶团簇结构。初步探讨了产生上述结果的机理。 在锡磷青铜QSn6.5-0.1板带的水平连铸过程中施加交流电磁场可以改变铸坯的质量。未施加电磁场时,铸坯的晶粒较粗大,且主要为柱状晶;施加电磁场后,铸坯的晶粒较细小,主要为等轴晶。电磁场的施加可使Sn的偏析明显减轻,组织成分更加均匀。施加18A电流的铸坯,其抗拉强度降低、伸长率增加,有利于塑性加工,并能减少表面裂纹的产生。施加电磁场可望降低铸造温度20-30℃。石墨模具的使用寿命从7天增加到14天。


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