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6063与ZL102铝合金在移动磁场中行为的研究

翁薇  
【摘要】:移动磁场铸造法是利用通入直线电机的交变电流所产生的电磁场对薄壁型腔中的金属熔体产生电磁推力,提高充型压头,获得薄壁铝合金铸件的新型铸造技术。此方法大大提高液态金属的充型能力,能生产出传统铸造工艺无法生产出的高质量薄壁铸件。移动磁场铸造所使用的设备十分简单,与压铸等特种铸造相比较,它不需要庞大的结构复杂的机器或机构来形成压力或大的压型锁紧力,只需与铸型大小接近的移动磁场发生器——直线感应电动机为定子,金属液为动子,通以三相交流电产生移动磁场,推动金属液按既定方向前进,并在金属液中产生涡流,对凝固过程中的金属液搅拌,从而细化晶粒。 采用自制的直线电机所产生的移动磁场,对6063与ZL102铝合金充型能力、力学性能及显微组织的影响规律进行研究。成形试验在石膏模中进行,采用L_9(3~4)的正交试验研究得出石膏混合料的最佳配比:石膏粉质量与石英粉相等,水的质量为石膏粉质量的7/6,MgSO_4的加入量为石膏粉质量的16.67%,消泡剂正辛醇的加入量为水量的0.1%,焙烧方案为:90℃×8h→150℃×4h→250℃×2h→350℃×2h,炉冷。研究结果表明:铝合金在移动磁场下充型能力明显提高,而且力学性能得到明显改善,可见电磁成形是可行的; 在移动磁场铸造下,以不锈钢为底模的工艺条件下,当电压在220V-235V之间时,能产生适宜的磁场,使铸件充型完整并达到最佳力学性能。此外,移动磁场对6063和ZL102铝合金均能起到细化晶粒、改善显微组织形态的作用; 6063铝合金在移动磁场作用下,晶粒形态随着电压的增大、磁场的增强,呈现出不规则的粗大晶粒→不成熟的玫瑰花形→成熟的玫瑰花形→细小的粒状椭圆状的变化规律; ZL102铝合金在移动磁场作用下,块状初晶硅被破碎,共晶硅由重力铸造下的粗大的针状或板片状变为细颗粒状或是细枝条状,达到变质细化的效果; 树枝状的α(Al)被打碎,基本上形成等轴晶,有的已经熔断成花瓣状,使得各区域的成分趋于均匀; 电压为220V时铸件的底面显微组织出现了最佳的颗粒状的共晶硅。最终得到移动磁场下铸造ZL102薄壁件的最佳工艺条件为:不锈钢底模,电压为220V-235V。


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