在立式線型電磁攪拌器的作用下凝固制備TiB₂顆粒增強鋼,研究了電磁攪拌對組織中的顆粒形態(tài)和尺寸分布,以及對材料的Vickers硬度分布和拉伸力學性能的影響。結果表明,電磁攪拌有效地細化了顆粒增強鋼中的初生TiB₂顆粒尺寸,顆粒平均尺寸隨勵磁電流的上升而逐步減小。較高的勵磁電流下顆粒的分布更均勻彌散,且去除了顆粒周圍的裂縫缺陷。電磁攪拌降低了TiB₂顆粒增強鋼的宏觀偏析,減小了鑄錠中不同高度組織的硬度差。較大的勵磁電流有助于提高材料的平均硬度,在350 A勵磁電流下硬度達到275 HV。電磁攪拌可提高TiB₂顆粒增強鋼的抗拉強度和斷裂應變,勵磁電流為350 A時,抗拉強度達到520.2 MPa,斷裂應變約為8.5%。顆粒細化的主要原因是受到電磁攪拌下的熔體流動沖擊和電磁力的作用。理論分析了顆粒所受電磁力的影響因素,電磁力隨磁場強度升高而增大,隨熔體溫度的上升而減小,隨顆粒尺寸的增加而增大。 

【文章來源】：金屬學報. 2020,56(09)北大核心EISCICSCD

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【部分圖文】：

有無電磁攪拌作用下TiB2顆粒增強鋼的XRD譜

鑄錠沿縱向剖開，在不同高度進行線切割取樣，以縱剖面一側為觀察面，預磨后在10%HClO4(體積分數)水溶液中進行電化學拋光。采用Ultra Plus場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)觀察試樣凝固微觀組織，同時采用電鏡內置能譜儀(EDS)對組織中的相成分進行分析，對Ti B2顆粒進行尺寸統計。鑄錠制成標準拉伸試樣(ISO 6892-1:2011[30])，采用AG-X 100 kN萬能試驗機進行拉伸性能測試。采用THVP-50型Vickers硬度計進行硬度測試，載荷100 N，保持時間15 s。采用PANalytical X"Pert pro型X射線衍射分析儀(XRD)進行相結構分析。2 實驗結果

圖2 有無電磁攪拌作用下TiB2顆粒增強鋼的XRD譜電磁攪拌可以顯著細化組織中的TiB2顆粒，且隨著電流強度由100 A增至350 A，顆粒尺寸逐步減小(圖3b～d)。即使相距較近的顆粒也可體現出明顯的尺寸差距，破碎后的顆粒尺寸大幅減小(圖4c)。在施加攪拌作用后，只有少數尺寸較大的TiB2顆粒具有六邊形或四邊形的幾何形狀(圖4c和d)，保持規(guī)則幾何形狀的大顆粒是尚未被液流或顆粒間撞擊而破壞的初生顆粒，此種顆粒的數量隨著勵磁電流的上升而逐漸減少。被擊碎后的小尺寸顆粒失去了規(guī)則的棱角和棱邊，呈不規(guī)則形狀(圖4c和d)。雖然施加磁場后顆粒仍會發(fā)生團聚現象，但隨著組織的細化，顆粒群之間的間隙也逐漸減小，較高的電流強度磁場下，顆粒的分布更加彌散和均勻。較低的100 A電流磁場下，顆粒周圍仍有裂紋(圖4b)，但在較高電流強度下，隨著顆粒的尺寸減小，顆粒周圍的裂縫缺陷也得到去除(圖4c)。在施加350 A電流磁場的試樣中，發(fā)現顆粒在一些位置形成環(huán)狀(圖3d和4d)，環(huán)直徑約為100～400μm,TiB2顆粒在環(huán)狀外圍分布，環(huán)內是圓形的空白區(qū)。分析認為這是立式電磁攪拌在熔體中形成的局部環(huán)狀對流，顆粒在環(huán)流中組成圓形隊列，在鑄錠縱剖面上表現為環(huán)形。與同試樣其它區(qū)域的顆粒相比，環(huán)狀區(qū)附近的TiB2顆粒尺寸顯得更小(圖3d)，并且環(huán)狀區(qū)附近還出現數量較多的極細小顆粒(圖4d)，尺寸小于5μm，表明環(huán)流可促進顆粒的破碎和細化。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Analysis of cracking phenomena in continuous casting of 1Cr13 stainless steel billets with final electromagnetic stirring[J]. Yu Xu,Rong-jun Xu,Zheng-jie Fan,Cheng-bin Li,An-yuan Deng,En-gang Wang.  International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2016(05)



本文編號：3618977