电磁场对水平连铸Al-1Si合金线材组织和性能的影响.pdfVIP

维普资讯 种铸造及有色合金 2007年第 27卷第 6期 电磁场对水平连铸 AI一1Si合金线材组织和性能的影响 高学鹏 郄喜望 吴亚萍 李廷举 (大连理工大学三束材料改性 国家重点实验 室，材料科 学与工程 学院) 摘 要 研究了工频 电磁场对水平连铸 ≠1Omm 的A1—1Si合金键合线铸坯表面质量、凝 固组织、溶质偏析和力学性能的影 响。试验结果表 明，在工频 电磁场作用下，铸坯 的表面质量得到了改善 ，当励磁 电流达到 lOOA时，表面粗糙度 由未施加 电 磁场时 的40 m 降为 20 m；凝 固组织得到了细化 ，晶粒尺寸均匀 ；溶质偏析得到 了抑制，Si元素在 a(A1)基体 中的固溶度 及其分布的均匀性得到提高；并且力学性能得到了改善 ，抗拉强度和伸长率分别提高了 16．5％和 36％。 关键词 水平连铸 ；工频 电磁场 ；Al一1si合金 中图分类号 TG166．3；TG249．7 文献标志码 A 文章编号 lOO1—2249(2007)06—0462—03 键合线是构成集成电路封装外壳 的重要组成部分 ， 100mnix120mm。结晶器由45号钢外套和石墨模具 是集成 电路 芯片和框架之间的桥梁 。A1—1Si合金具有 组成，石墨内径为 10mm。感应线圈 由丝包扁铜线缠 密度小 、便宜等优点 ，是生产集成电路键合线 的重要原 绕而成 ，装在材质为 1Crl8Ni9Ti的水冷套内，在试验 材料[1]。随着集成 电路 向小型化 、高集成度方 向发 过程中套内通冷却水以防止线圈损坏。 展，开发 Al一1Si合金细 晶铸坯制备新工艺具有重要意 义。近年来，随着电磁技术的不 断进步 ，电磁场被广泛 用于控制液态金属 的凝 固过程 。在前人水平连铸 试验基础上L8 J，本试验将工频 电磁场引人到 Al一1Si 合金水平连铸过程中，并对得到的铸坯进行 了分析。 图 1 水平 连铸 试 验 装置 示 意 图 1 试验 1，冷却水 2．铸坯 3，线 圈 4，结晶器 5．保温炉 6．金 属液 将纯铝和 Al—Si中间合金按一定 比例在工频电阻 1．1 试验原理 炉 内熔化 ，至 760℃时浇注到保温炉 内保温 20rain，当 根据电磁场理论，由安培定律和洛仑兹力公式[8可 温度降至740。C时开始拉坯 ，同时施加工频 电磁场，初 得 始拉 坯 速 度 为 45ram／rain，稳 定 后 缓 慢 提 高 为 F— J ×B 一 (1／)·( ×B)×B (1) 60ram／rain，冷却水量为 10L／h。拉坯结束后 ，用激光 式 (1)变形后 ，可得 测距仪测量铸坯的表面粗糙度，并且在所得直径为 10 F一 (B · )B／~／一 (B ／2)一 fl—f2 (2) mm的连铸坯中部截取长度为 15mm 的试样 ，经研磨 式中，B为磁通密度； 为金属液的磁导率 ；．，为感应 电 抛光后 ，用凯 氏溶液 (95．0％的 H o+1．5％的 HCl+ 流 ；F为电磁体积力 ；f。为回旋驱动力；f 为垂直于金 1．0％的 HF+2．5％的 HNO。)进行腐蚀 ，然后采用光 属液表面指向内部 的力 。在铸坯凝固过程中施加 电磁 学显微镜观察铸坯 的凝 固组织；采用电子探针测量 Si 场 ，结晶器内金属熔体在 ， 作用下进行强迫流动，冲刷 元素在a(A1)基体中的分布