电磁搅拌和细化剂对Al-Mg-Mn合金组织的影响.pdfVIP

维普资讯 特种铸造及有色合金 2008年第 28卷第 8期 电磁搅拌和细化剂对 AI—Mg-Mn合金组织的影响 左玉波 崔建忠 赵志浩 王向杰 朱庆丰 屈 福 涂赣峰 (1．东北大学材料电磁过程研究教育部重点实验 室；2．东北大学材料与冶金学院) 摘 要 研究了电磁搅拌和细化剂对铝合金铸态组织的影响。结果表 明，电磁搅拌对 晶粒尺寸具有显著细化作用 ，电磁搅 拌作用下 ，细化剂对 A1～Mg—Mn合金 晶粒组织仍然具有重要影响，随着细化剂含量的增加 晶粒愈加细小 。在试验范围内， 当细化剂含量为0．1％时，组织最为均匀细小 。采用耐火材料铸模制备铸锭并在凝 固过程连续测温 ，探讨 了电磁搅拌对组 织的细化机理。根据温度测量结果，可 以认为电磁搅拌对组织的细化作用主要在于熔体流动使温度场趋于均匀，并促进 了 晶核的形成和游 离。 关键词 电磁搅拌 ；细化剂；冷却速率 ；组织；铝合金 中图分类号 TG146．2 1 文献标志码 A 文章编号 1()(]1—2249(2008)08—0581一O3 DOI：10．3870／[ZZZ．2OO8．O8．003 A1一Mg—Mn系铝合金属于中强、耐蚀 、可焊铝合金 ， 取边长为 15mm 的立方体试样 ，用 400～2000号砂纸 广泛应用于航空航天 、交通等领域。聂祚仁等_】·在普 水磨后 ，分别在抛光机和鹿皮上进行粗抛和精抛，然后 通 A1一Mg—Mn系合金基础上加入 了 Er、zr等合金元 对试样进行阳极化处理 (阳极覆膜)，在偏振光下观察微 素，以提高合金的综合性能 ，取得 了较好 的效果 。通常 观组织 。 制备 5xxx系铝合金 时，加入一定量 的A1一Ti—B细化剂 来细化铸态组织 ，但合金中含有 Zr时 ，Zr抑制 A1一Ti—B 细化剂的细化效果 ’]，容易造成晶粒粗大、不均匀 和 出现羽毛状晶。因此有必要研究存在 Er、Zr等合金元 素的情况下，如何细化合金组织。将电磁场应用到铸造 或凝 固过程获得 了较好 的组织细化效果 [5 ，其 中以 低频电磁场组织细化效果最好 ~1 。本课题采用低频 图 1 电磁搅拌及测温示意图 电磁场在铸锭凝 固过程 中进行 电磁搅拌，研究电磁场对 1．热电偶 2．铸 型 3．线 圈 组织的细化作用 ，并研究 电磁搅拌作用下，A1一Ti—B细 化剂含量对 A1一Mg—Mn系铝合金铸态组织的影响。 2 试验结果与分析 1 试验 方法 2．1 电磁搅拌对组织的细化作用 试验采用一定含量的 Er和 Zr的A1—4．7Mg0．7Mn 不加入晶粒细化剂，采用完全相 同的浇注条件，使 合金。A1和Mg以工业纯铝和工业纯镁为原料 ，Mn以 用耐火材料铸型分别在电磁搅拌 (20Hz，150A)和不 锰剂的形式加入到合金 中。合金在 720℃浇注到耐火 搅拌条件下制备铸锭，其宏观组织见图 2。无电磁搅拌 材料铸型中分别进行搅拌和不搅拌制备铸锭 。然后 ，分 时，铸锭底部晶粒相对细小 ，而顶部异常粗大。这主要 别向合金 中加 入相 当于 0．003％(质量分 数，下 同)、 是 由于铸型为耐火材料制成 ，热导率较小，铝熔体浇入 0．020％和 0．1O0％Ti含量的 A1—3Ti—B细化剂来细化 铸型到完全凝固需要较长的时间。开始时，在铸型壁形 晶粒 ，并在电磁搅拌下依次浇注到石墨铸型制备铸锭。 核 ，由于熔体温度较高，型壁形核熔断、脱落 、游离并沉 铸型见 图 1，底部孔腔直径为 55mm，顶部孔腔直径为 到底部，所以底部晶核多而上部形核少 ，从而底部晶粒 60mm，高 100mm，电磁线圈布置在外 。铸型材质分别 细小 ，顶部晶粒