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電磁鑄造2E12鋁合金的鑄態(tài)組織與力學(xué)性能

電磁鑄造特種鑄造及有色合金　2009年第29卷第11

期

電磁鑄造2E12鋁合金的鑄態(tài)組織與力學(xué)性能

王少華1　楊守杰2　房燦峰1　王劍釗1　郝　海1　孟令剛1　戴圣龍2　張興國1

(1.大連理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院;2.北京航空材料研究院)

摘　要　分別采用電磁鑄造和普通連鑄技術(shù)制備了2E12鋁合金連鑄錠。通過顯微組織和力學(xué)性能的對比分析,研究施加電磁場對2E12鋁合金連鑄過程及鑄錠性能的影響。結(jié)果表明,使用電磁鑄造技術(shù)制備的2E12鋁合金鑄錠具有良好的表面質(zhì)量和內(nèi)部組織,以及優(yōu)良的力學(xué)性能。其中,電磁鑄造方法獲得的2E12鋁合金鑄錠相對于普通連續(xù)鑄造鑄錠晶粒平均尺寸由58μm減小至36μm,抗拉強(qiáng)度提高了9.08%,伸長率提高了61.58%,斷裂方式為準(zhǔn)解理斷裂。關(guān)鍵詞　2E12鋁合金;電磁鑄造;普通連續(xù)鑄造;顯微組織;力學(xué)性能中圖分類號　TG146.2+1;TG249.7　　　　文獻(xiàn)標(biāo)志碼　A　文章編號　1001-2249(2009)11-1042-04

DOI:10.3870/tzzz.2009.11.021

　　電磁鑄造(EMC:Electromagneticcasting)是無模半連續(xù)鑄造技術(shù)[1],由前蘇聯(lián)學(xué)者Getselev在20世紀(jì)60年代末開發(fā)成功[2],隨后在美國、瑞士等國得到大力

2E12

表1　2E12鋁合金的化學(xué)成分

wB

%

Fe

<0.060.02Al

推廣并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化

[3,4]

。電磁鑄造過程中,鋁液柱在電

磁體積力約束下呈半懸浮狀態(tài),因此,鑄坯的表面質(zhì)量得到改善,可以直接用于熱軋,而普通連續(xù)鑄造(DCC:DirectChillCasting)鑄坯表面則往往需要銑面處

普通連鑄Cu4.0～4.24.12Mg1.3～1.51.38MnZrSi0.5～0.7-<0.06

0.510.150.04余量余量1.2　2E12鋁合金連鑄試驗

理[5,6]。電磁鑄造過程中,在熔體內(nèi)部伴隨的電磁攪拌作用促使熔池內(nèi)溫度場、溶質(zhì)場均勻,松、偏析程度降低,[7]微量Zr再結(jié)晶溫度的作用,在一些新合金的開發(fā)中添加Zr取代Cr元素成為新的研究熱點[8～11]。本研究的2E12鋁合金就是在傳統(tǒng)2E12鋁合金的基礎(chǔ)上添加了0.14%(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)的Zr元素設(shè)計而成的,由于合

,,℃下氬氣除氣精煉,電磁鑄造工藝20kW,液柱高度保持約40mm,凝固前沿保持在距感應(yīng)器底部上方10～15mm,澆注溫度為(720±10)℃,冷卻水流量為1.85m3/h,鑄機(jī)的穩(wěn)定拉坯速度為2mm/s。通過普通連鑄法,并采用相同工藝參數(shù)制備了2E12鋁合金鑄坯進(jìn)行對比試驗。1.3　2E12鋁合金性能分析

金含量高,普通連續(xù)鑄造鑄錠嚴(yán)重的表面偏析和易開裂的特性降低了它的成材率,而電磁鑄造技術(shù)在提高鑄錠表面質(zhì)量和改善鑄錠力學(xué)性能方面具有明顯的優(yōu)勢。因此,本試驗分別采用電磁鑄造和普通連續(xù)鑄造法制備了含Zr的2E12鋁合金鑄錠,通過兩者的對比,研究了外加磁場對2E12鋁合金顯微組織和力學(xué)性能的影響。

1　試驗材料與方法

1.1　試驗材料

2E12鋁合金是以高純Al(純度為99.99%)、純Mg(純度為99.9%)及Al250Cu、Al210Mn、Al24Zr中間合

分別在兩種連鑄方法制備的2E12鋁合金連鑄錠橫斷面的邊緣和中心部位取樣,磨制、拋光、腐蝕,制取金相試樣。腐蝕液采用凱氏溶液(95.0%的H2O+1.5%的HCl+1.0%的HF+2.5%的HNO3,體積分?jǐn)?shù))。顯微組織采用萊卡MEFS型多功能金相顯微鏡和島津JSM2M5600LN型掃描電鏡觀察。拉伸試樣沿鑄錠的軸向截取,按照國標(biāo)(GBT22822002)制備標(biāo)稱尺寸為<10mm的拉伸試棒。在WDW2100KN型電子萬能機(jī)上測試室溫力學(xué)拉伸性能,拉伸速率為2mm/min,在掃描電鏡上觀察拉伸斷口形貌。

2　試驗結(jié)果與討論

2.1　表面質(zhì)量

金為原料,嚴(yán)格控制雜質(zhì)元素含量熔煉而成。其實際化學(xué)成分見表1。

普通連續(xù)鑄造與電磁鑄造法制備的2E12鑄錠表

收稿日期:2009202210;修改稿收到日期:2009202218

)資助項目(2005CB623705);國家自然科學(xué)基金資助項目(50875031)基金項目:國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(“973計劃”

第一作者簡介:王少華,男,1983年出生,博士研究生,大連理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院鑄造研究中心,遼寧大連(116024),電話:0411-84706114,

E-mail:shaohua0214@

通訊作者:張興國,男,1960年出生,教授,大連理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院鑄造研究中心,遼寧大連(116024),電話:0411-84706183,E-mail:zxgwj@

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