低压脉冲电流对Al-4．5Cu合金凝固组织的影响.pdfVIP

维普资讯 — — 实 用 研 究 种铸造及有色合金 2006年第 26卷第 11期 低压脉冲电流对 AI．4．5Cu合金凝 固组织的影响 摘 要 研究了低压脉冲电流作用下 Al一4．5Cu合金凝固组织的变化 ，考察了冷却速度、脉冲电压和处理时间对合金晶粒 大小的影响。试验结果表明：在低压脉冲电流的作用下，A1．4、5Cu合金的凝固组织显著细化，其初生相由发达的树枝晶转 变为均匀细小的蔷薇状晶体。合金的晶粒尺寸随着冷却速度的增加而逐渐减小。随着脉冲电压的提高，合金的晶粒尺寸 逐渐减小；当脉冲电压达到400V时，晶粒尺寸略有回弹。随着处理时间的增加，合金的晶粒尺寸逐渐减小；当处理时间大 于 10min时，晶粒尺寸随着处理时问的增加而略有增大。 关键词 Al一4、5Cu合金；低压脉冲电流；凝固组织 中图分类号 TG146．2 1 文献标志码 A 文章编号 1001—2249(2006)11—0693—03 具有细小等轴晶粒的凝固组织表现出优 良的力学 电流凝固装置(见图1)中，该装置主要 由脉冲电流发生 性能和加工性能，因此，金属组织细化方法是金属材料 系统和加热保温系统组成。储能电容是脉冲电流发生 研究中十分重要的领域之一。在合金凝固过程中施加 系统的主要构成部分，最高充电电压为450V，最大储 脉冲电流则是最近十几年发展起来的又一 电磁细化新 能为 1．9kJ，脉冲电流持续时间大约为 1．5ms，通过试 技术，该技术具有无污染、操作方便、效果显著等优点。 样的最大峰值电流密度为 5．2kA／cm ，充放电周期为6 目前对低熔点合金、部分有色金属及钢铁材料在凝 固过 s。加热保温系统的作用是熔化金属并控制金属凝固过 程中施加高电压、高峰值的脉冲电流进行了初步研究 ， 程的冷却速率。试样在低压脉冲电流凝固装置中加热 并取得了一定的成果 ¨ 。最近，方燕等 ¨利用 中频 并熔化，在700℃下保温 10min后，另一个 电极从上部 低压脉冲电流细化了纯铝的凝固组织。低压脉冲电流 插入坩埚内的金属液中，使电极与合金熔体充分接触。 操作安全可靠，更适用于工业化生产，研究它对凝固组 为防止 电极激冷金属液，将 电极预热至700oC。当合金 织的影响具有实用价值。本试验利用 自行研制的低压 熔体温度降到651oC左右时，启动脉冲电流发生装置， 低频脉冲电流装置对Al一4．5Cu合金的凝固组织进行了 使合金在不同的冷却速率和不同参数的脉冲电流下凝 研究。 固，合金完全凝 固后取出。当脉冲电压为400V时，研 究了不同的冷却速率对合金凝固组织的影响；当冷却速 l 试验 方法 率为2~C／min时，研究了不同参数的脉冲电流对合金 凝固组织的影响。作为对 比，同一组中的另一个合金试 试验原料选用纯度为99．9％的铝锭和铜锭 ，在石 墨坩埚中熔化并配制成A1．4．5Cu二元合金。合金熔体 样，在其他条件相同但不通电流的情况下凝固。将合金 试样沿轴线剖开，经研磨、抛光后，进行化学腐蚀，腐蚀 经精炼、除气、保温后，在石墨型中浇注成4,15mm×70 mm的试棒，然后将试棒加工成 西l5mm×60mm 的试 试剂为0．5％(体积分数)的氢氟酸溶液；用光学显微镜 样。将加工好 的试样置 于下端装有 电极 ，尺寸为 观察微观组织，利用 ISA图像分析仪测定晶粒的平均尺 寸。