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電磁鑄造5182鋁合金錠的組織與性能研究

作者：管理員    發(fā)布于：2016-03-14 08:28:36    文字：【】【】【】

摘要：

　　電磁鑄造是利用電磁感應原理實現(xiàn)的無接觸連續(xù)鑄造技術，是由前蘇聯(lián)學者Getselev等在六十年代末開發(fā)成功的，隨后在美國、瑞士等國得到大力基金項目：國家自然科學基金青年基金資助項目（59901001），國家自然科學基金重大項目（59995442）。

　　張興國（I960-），男，博士，博士生導師；金俊澤（1937 -），男，博士生導師。

　　推廣并已形成工業(yè)化生產(chǎn)。目前它與熱頂鑄造、水平鑄造一起成為鋁合金鑄錠生產(chǎn)的最重要的三種方法。電磁鑄造法與傳統(tǒng)連鑄法相比有以下優(yōu)點：鑄錠與結晶器無接觸，表面質(zhì)量好，不需去皮加工；金屬液受電磁攪拌與強迫冷卻作用，晶粒細小、成析�。昏T速快，生產(chǎn)率高采用高尖端的電磁鑄造技術生產(chǎn)易拉罐用鋁材已成為發(fā)達國家鋁板帶行業(yè)的主導產(chǎn)品。我國在“七五”期間，雖然開展了鋁方錠的電磁鑄造技術研究，但由于工藝尚不夠穩(wěn)定等多種原因而停滯不前，至今未能投入工業(yè)化生產(chǎn)。目前我國易拉罐生產(chǎn)存在的主要問題是材質(zhì)內(nèi)部組織差、某些關鍵性能指標（深沖變形性能、制耳率、成品率等）難以滿足制罐用罐要求，制罐鋁材主要依靠進口。據(jù)統(tǒng)計19911996年我國共進口易拉罐用鋁材34.78萬t，19%年達到12萬t，年平均遞增率為30.5%，每年消耗外匯1億多美元。因此為了從根本上擺脫目前這種現(xiàn)狀，只有大力開發(fā)擁有自己知識產(chǎn)權的電磁鑄造技術，縮短同先進國家的技術水平差距。

　　本研究室在國內(nèi)第一個建立了電磁鑄造中試基地，掌握了鋁合金電磁鑄造關鍵的半懸浮液柱成型工藝控制方法，生產(chǎn)出了優(yōu)質(zhì)的5182鋁合金扁錠。鑒于國內(nèi)外目前無電磁鑄造鋁合金的組織性能報道的事實，本文通過硬度、耐磨性和疲勞性能的測量，全面了解電磁鑄造技術的優(yōu)越性，為工業(yè)化生產(chǎn)打下良好的基礎。

　　1，電磁鑄造鑄徒的宏觀硬度是普通連續(xù)鑄造鑄錠的2倍多。細小的晶粒結構導致硬度的大幅度增加。均勻化材料的釀降低大約3%表15182鋁合金的宏觀硬度對比合金種類經(jīng)過勻化退化處理后5182鋁合金的強化相|3得以完全析出，過飽和a固溶體腧度降低，應變場消除，新析出的（3相本身量小腧，使合金的硬度明顯降低。

　　普通連續(xù)鑄造和電磁鑄造5182鋁合金鑄態(tài)的顯微組織對比表25182合金的磨損失重置Am對比2.2.2耐磨性能表面中心試樣經(jīng)過200m滑移后的磨損失重量如表2所示，電磁鑄造鑄錠均勻化處理前后的耐磨性均好于普通連續(xù)鑄造的，磨損失重量大約是普通連續(xù)鑄造鑄錠的一半。熱處理后材料的磨損量增加50%，這與均勻化退火后材料的硬度降低有關。

　　5182鋁合金磨損面的掃描電鏡照片為5182鋁合金磨損面的掃描電鏡照片，可見普通連續(xù)鑄造5182的磨損主要由大量塑性可見普通連續(xù)鑄造5182的磨損主要由大量塑性變形特征構成，表現(xiàn)為存在明顯的犁溝、劃痕和層片狀結構片狀磨損碎片大約有20損面上存在著局部的熔化和破碎脫落特征。經(jīng)過均勻化退火后材料的韌性升高，梨溝加深，層片脫落特征更加明顯，這些都是塑性變形的特征。而電磁鑄造5182合金的表面溝槽和碎片則變小變淺，片狀磨損碎片約為10 ~15pm厚。均勻退火后材料的性升高，梨溝變深，但磨屑與梨溝不如普通連續(xù)鑄造試樣大。

　　顯示了5182合金的磨損碎屑掃描電鏡照片。普通連續(xù)鑄造鑄錠的磨屑主要是由非常明顯的塊狀大顆粒組成，，而電磁鑄造試樣則主要是由很多細小碎片堆積而成，沒有發(fā)現(xiàn)片狀大顆粒。

　　DCC均勻化退火處理EMC均化退火處理5182鋁合金磨損磨屑的掃描電鏡照片從磨損表面的形貌和磨損碎片形貌看，電磁鑄造鑄錠耐磨性的顯著提高主要緣于其非常細小的枝晶結構和均勻致密的顯微組織。小的晶粒結構有利于抵抗磨損面的摩擦力均勻化退火后兩種方法生產(chǎn)的鑄錠的耐磨性降低，磨屑變大。

　　2.2.3疲勞試驗表3顯示了合金的疲勞試驗結果電磁鑄造鋁合金的循環(huán)次數(shù)大約是普通連續(xù)鑄造合金的3倍。無論是鑄態(tài)還是均勻化處理后都如此。均勻化退火后材料的疲勞性能明顯升高眾所周知，疲勞裂紋主要起源于表面的粗糙度、亞表面縮松、氧化物、微觀孔洞和非金屬夾雜物等GETSELEVZN.Castingin傅高升，錢匡武，康積行，等。提篼罐用鋁材冶金質(zhì)量的重要性及其途徑。材料導報，2000，14（1）：曹志強，張興國，金俊澤電磁鑄造過程電磁壓力與感應熱計算。材料科學與工藝，1996，（編輯：張積濱）

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