鋁合金由于其低成本、高性能以及易于生產(chǎn)等特點(diǎn),一直以來(lái)都在工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。半連續(xù)鑄造方法在生產(chǎn)高強(qiáng)鋁合金鑄錠方面具有重要地位。對(duì)于普通半連鑄方法制備的高強(qiáng)鋁合金鑄錠往往存在著組織粗大、成分不均勻和熱裂等缺陷,為改善鑄錠產(chǎn)品質(zhì)量,常常在半連鑄過(guò)程中對(duì)熔體施加外場(chǎng)處理。環(huán)縫式電磁攪拌方法常用于制備高強(qiáng)鋁合金鑄錠。在實(shí)際生產(chǎn)中,常常采用空心鑄錠來(lái)代替實(shí)心鑄錠來(lái)通過(guò)一系列工藝流程加工成為大型環(huán)件,以提高環(huán)件的質(zhì)量、節(jié)約加工成本。本文通過(guò)對(duì)比普通半連鑄與電磁攪拌半連鑄方法,建立普通半連鑄與電磁攪拌半連鑄2A14鋁合金Φ730/Φ340mm大規(guī)格空心鑄錠制備過(guò)程數(shù)學(xué)模型,通過(guò)數(shù)值模擬方法模擬半連鑄過(guò)程中熔體內(nèi)電磁場(chǎng)、溫度場(chǎng)、液穴形貌與流場(chǎng)等宏觀物理場(chǎng),結(jié)果表明施加電磁攪拌處理后熔體內(nèi)的感應(yīng)磁場(chǎng)集中分布在鑄錠外表面,并由鑄錠外表面向內(nèi)壁沿半徑方向呈斷崖式降低。熔體中產(chǎn)生的洛倫茲力在熔體中產(chǎn)生強(qiáng)制對(duì)流,施加電磁攪拌處理使整體溫度場(chǎng)的均勻性有很大提升,同時(shí)也明顯降低液穴深度。通過(guò)對(duì)普通半連鑄與電磁攪拌半連鑄鑄錠的微觀組織觀察與成分分析,發(fā)現(xiàn)電磁攪拌處理后晶粒組織細(xì)化效果顯著,平均晶粒尺寸由115μm減... 

【文章來(lái)源】：北京有色金屬研究總院北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１半連續(xù)鑄造示意圖??為避免上述提及的不良影響，一些模具技術(shù)如低頭鑄造、熱頂鑄造、模具表面潤(rùn)??滑、電磁攪拌技術(shù)等應(yīng)運(yùn)而生，意在控制模具部分的冷卻方式

?１研究背景???ｆｆｉＥｄｆｅ?ｒｆＴｒｘ？??＊力士?？？?＠?ｎ＊＾？??圖１．２電磁鑄造原理不意圖??１．１．３半連鑄凝固過(guò)程??工藝參數(shù)會(huì)直接決定半連鑄工藝的換熱條件，因此在鑄坯的不同區(qū)域的溫度分布??也會(huì)有所區(qū)別。合金成分與工藝參數(shù)會(huì)同時(shí)決定鑄坯從液相到固相的轉(zhuǎn)變區(qū)域的大小??和位置。圖１．３所示，凝固過(guò)程中的鑄坯被分為一些特定的區(qū)域，可分為液相區(qū)（１）、??過(guò)渡區(qū)（２），其中過(guò)渡區(qū)是由液相與固相等溫線之間的區(qū)域，還可以被細(xì)分為漿狀區(qū)??（Ｓｌｕｒｒｙｒｅｇｉｏｎ），也就是自由枝晶可流動(dòng)區(qū)，與糊狀區(qū)（Ｒｉｇｉｄｍｕｓｈｙｚｏｎｅ），也被稱為固??相不可流動(dòng)區(qū)（３），它們之間的邊界為固相分?jǐn)?shù)的等值線，一般可以認(rèn)為固相率為０．３??時(shí)，如圖１．３（ａ）所示，它們整體則被稱為液穴。臨界固相率通常指固相枝晶生長(zhǎng)到相??互接觸搭接的溫度和時(shí)刻，形成了一個(gè)宏觀凝固的組織結(jié)構(gòu)的時(shí)刻，如圖１．３（ｂ）所示。??本文中所提及的固相不可流動(dòng)區(qū)皆為臨界固相率所對(duì)應(yīng)的等值線以下的部分，液相線??與等值線之間的部分為自由枝晶可流動(dòng)區(qū)（Ｓｌｕｒｒｙｒｅｇｉｏｎ）。對(duì)于連鑄商用鍛造鋁合金來(lái)??說(shuō)，發(fā)生這種轉(zhuǎn)變的臨界固相率大約在０．２－０．３３之間。大多數(shù)情況下，等值線就代表??了凝固前沿。圖１．３（ｂ）所示的過(guò)渡區(qū)的不同區(qū)域位置發(fā)生的宏觀偏析由不同的機(jī)制驅(qū)??動(dòng)。??ｂ??ａ???ｙｊｙ?—?ｌ?ｌ?Ｉ??Ｖ＼?ＴｆＭｒｍｏ－Ｍｌｔｉｌａｌ??ｅ?＾?ｆｆｃ?ｃｏｎｗ？ｅｔｔｏｎ??ＳｏＭｄｕｉ?ｔｖ?１３??Ｅｕｔｅｃｔｉｃｓ??圖１．３半連續(xù)鑄造過(guò)程液穴示意圖，（ａ）液穴組成示意圖；（ｂ）液穴內(nèi)的枝晶搭接

?１研究背景???ｆｆｉＥｄｆｅ?ｒｆＴｒｘ？??＊力士?？？?＠?ｎ＊＾？??圖１．２電磁鑄造原理不意圖??１．１．３半連鑄凝固過(guò)程??工藝參數(shù)會(huì)直接決定半連鑄工藝的換熱條件，因此在鑄坯的不同區(qū)域的溫度分布??也會(huì)有所區(qū)別。合金成分與工藝參數(shù)會(huì)同時(shí)決定鑄坯從液相到固相的轉(zhuǎn)變區(qū)域的大小??和位置。圖１．３所示，凝固過(guò)程中的鑄坯被分為一些特定的區(qū)域，可分為液相區(qū)（１）、??過(guò)渡區(qū)（２），其中過(guò)渡區(qū)是由液相與固相等溫線之間的區(qū)域，還可以被細(xì)分為漿狀區(qū)??（Ｓｌｕｒｒｙｒｅｇｉｏｎ），也就是自由枝晶可流動(dòng)區(qū)，與糊狀區(qū)（Ｒｉｇｉｄｍｕｓｈｙｚｏｎｅ），也被稱為固??相不可流動(dòng)區(qū)（３），它們之間的邊界為固相分?jǐn)?shù)的等值線，一般可以認(rèn)為固相率為０．３??時(shí)，如圖１．３（ａ）所示，它們整體則被稱為液穴。臨界固相率通常指固相枝晶生長(zhǎng)到相??互接觸搭接的溫度和時(shí)刻，形成了一個(gè)宏觀凝固的組織結(jié)構(gòu)的時(shí)刻，如圖１．３（ｂ）所示。??本文中所提及的固相不可流動(dòng)區(qū)皆為臨界固相率所對(duì)應(yīng)的等值線以下的部分，液相線??與等值線之間的部分為自由枝晶可流動(dòng)區(qū)（Ｓｌｕｒｒｙｒｅｇｉｏｎ）。對(duì)于連鑄商用鍛造鋁合金來(lái)??說(shuō)，發(fā)生這種轉(zhuǎn)變的臨界固相率大約在０．２－０．３３之間。大多數(shù)情況下，等值線就代表??了凝固前沿。圖１．３（ｂ）所示的過(guò)渡區(qū)的不同區(qū)域位置發(fā)生的宏觀偏析由不同的機(jī)制驅(qū)??動(dòng)。??ｂ??ａ???ｙｊｙ?—?ｌ?ｌ?Ｉ??Ｖ＼?ＴｆＭｒｍｏ－Ｍｌｔｉｌａｌ??ｅ?＾?ｆｆｃ?ｃｏｎｗ？ｅｔｔｏｎ??ＳｏＭｄｕｉ?ｔｖ?１３??Ｅｕｔｅｃｔｉｃｓ??圖１．３半連續(xù)鑄造過(guò)程液穴示意圖，（ａ）液穴組成示意圖；（ｂ）液穴內(nèi)的枝晶搭接

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3500093