本文關(guān)鍵詞：電磁場對鑄造鋁合金凝固過程的影響

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【摘要】：半固態(tài)技術(shù)作為21世紀(jì)最有前途的金屬材料加工技術(shù),已經(jīng)被廣泛運用于各大領(lǐng)域。電磁攪拌作為制備半固態(tài)漿料中重要的一環(huán),對合金漿料的凝固過程具有重要影響,直接關(guān)系到樣品微觀組織形貌的優(yōu)劣。本文分別采用ZL203和6061兩種鋁合金作為研究對象,主要研究電磁攪拌和稀土對合金凝固過程及微觀組織形貌的影響首先,采用變頻控制的電磁攪拌裝置制備了半固態(tài)ZL203鋁合金漿料,分析不同攪拌時間和攪拌頻率下α-Al相形貌和尺寸,研究了在連續(xù)攪拌過程中變換頻率對合金熔體進行分級攪拌的影響。結(jié)果表明:分級攪拌可以有效地改善半固態(tài)合金漿料的質(zhì)量;適合于半固態(tài)ZL203合金的分級電磁攪拌工藝為:ZL203合金經(jīng)670℃澆注后,先在40Hz的頻率下攪拌5s,再在30Hz的頻率下攪拌10s,并于620℃溫度下保溫5min。經(jīng)此工藝制備的半固態(tài)ZL203合金鑄錠具有較高質(zhì)量,其中心部區(qū)域晶粒平均等積圓直徑為85.62μm,平均形狀因子為0.86;邊緣區(qū)域晶粒的平均等積圓直徑為84.52μm,平均形狀因子達到0.85。另外,還研究了電磁攪拌條件下添加稀土?xí)r對合金微觀組織的細(xì)化機理,結(jié)果表明:在加入0.4%Er的條件下,Er以Al3Er的形式存在與以單質(zhì)的形式存在相比,前者細(xì)化晶粒的效果更好。利用低頻率電磁攪拌制備了半固態(tài)ZL203合金漿料,研究了電磁攪拌對Cu在Al基體中濃度的影響。實驗中將ZL203合金在固液相線區(qū)間內(nèi)選擇不同溫度進行澆注,并在等溫電磁攪拌后進行緩慢冷卻至固相線以下,之后進行水冷。實驗結(jié)果表明:電磁攪拌可以提高Cu在Al中的濃度,減少了Cu在晶間的偏析程度;合金的澆注溫度對Cu在Al中的濃度有一定影響,濃度隨著澆注溫度的降低而增加,且晶間偏析降低。應(yīng)用低過熱度澆注和電磁攪拌技術(shù)制備了半固態(tài)6061鋁合金漿料,研究了澆注溫度和電磁攪拌對半固態(tài)6061鋁合金的微觀組織形貌的影響。試驗結(jié)果表明:澆注溫度對半固態(tài)6061鋁合金的凝固組織影響很大,半固態(tài)6061合金在660℃下澆注的晶粒最為細(xì)小;電磁攪拌可以有效地改善半固態(tài)6061鋁合金的凝固組織形貌和晶粒尺寸,當(dāng)電磁頻率為30Hz且攪拌15s時,凝固組織的形貌及尺寸的結(jié)果最佳。通過實驗研究,獲得了制備半固態(tài)6061鋁合金漿料合適的工藝參數(shù)。
【關(guān)鍵詞】：ZL203合金 6061鋁合金 電磁攪拌 澆注溫度 稀土
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG292
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-18
• 1.1 半固態(tài)加工技術(shù)概述8-11
• 1.1.1 半固態(tài)加工成形技術(shù)簡介8
• 1.1.2 半固態(tài)加工成形技術(shù)的優(yōu)點8-9
• 1.1.3 半固態(tài)漿料加工技術(shù)簡介及其進展9-11
• 1.1.4 半固態(tài)凝固成形技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀11
• 1.2 電磁凝固技術(shù)概述11-14
• 1.2.1 電磁凝固技術(shù)簡介11-12
• 1.2.2 金屬電磁凝固技術(shù)12-14
• 1.3 電磁攪拌在鋁合金中的應(yīng)用14-16
• 1.3.1 電磁攪拌在改善鋁合金微觀組織中的作用14-15
• 1.3.2 電磁攪拌在改變合金元素濃度和改善偏析中的作用15
• 1.3.3 電磁攪拌條件下稀土對合金顯微組織的影響15-16
• 1.4 半固態(tài)微觀組織參數(shù)描述16
• 1.5 本課題主要研究內(nèi)容16-18
• 第二章 試驗材料、研究方案及設(shè)備18-24
• 2.1 試驗材料18-19
• 2.1.1 合金的選擇18-19
• 2.1.2 稀土的選擇19
• 2.2 試驗設(shè)備的選擇19-20
• 2.3 試驗方案設(shè)計20-24
• 2.3.1 分級電磁攪拌對ZL203 合金凝固組織的影響20-21
• 2.3.2 電磁攪拌條件下稀土對Al-Cu合金凝固組織的影響21-22
• 2.3.3 電磁攪拌對ZL203 合金Cu在Al基中濃度的影響22
• 2.3.4 澆注溫度和電磁攪拌對6061鋁合金凝固組織的影響22-24
• 第三章 分級電磁攪拌和稀土對半固態(tài)Al-Cu合金凝固組織的影響24-41
• 3.1 引言24
• 3.2 實驗工藝過程24-25
• 3.3 分級攪拌工藝探究實驗結(jié)果與分析25-32
• 3.3.1 傳統(tǒng)電磁攪拌細(xì)化鋁合金 α-Al相25-28
• 3.3.2 分級電磁攪拌細(xì)化鋁合金28-30
• 3.3.3 分級攪拌實驗討論30-32
• 3.4 電磁攪拌條件下稀土對ZL203 合金微觀組織形貌的影響32-40
• 3.4.1 稀土細(xì)化劑選擇的綜合原因32-33
• 3.4.2 Al3Er與 α-Al相二維錯配度的計算33-34
• 3.4.3 Er對Al和Cu之間交互作用的影響34-36
• 3.4.4 實驗結(jié)果與分析36-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 第四章 電磁攪拌對Al-Cu合金Cu在Al基中濃度的影響41-47
• 4.1 序言41
• 4.2 實驗過程41
• 4.3 實驗結(jié)果41-44
• 4.4 討論44-46
• 4.5 本章小結(jié)46-47
• 第五章 澆注溫度和電磁攪拌對6061鋁合金凝固組織的影響47-55
• 5.1 序言47
• 5.2 實驗過程47
• 5.3 實驗結(jié)果47-51
• 5.4 討論51-54
• 5.4.1 澆注溫度對 α-Al相尺寸的影響51-53
• 5.4.2 電磁攪拌對 α-Al相尺寸和形狀影響原因分析53-54
• 5.5 本章小結(jié)54-55
• 第六章 結(jié)論55-56
• 參考文獻56-64
• 致謝64-65
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果65-66

【參考文獻】

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本文編號：689854