电磁搅拌铝合金热模浇注温度对其凝固行为的影响.pdfVIP

特种铸造及有色合金 2009年第 29卷第 4期 电磁搅拌铝合金热模浇注温度对其凝固行为的影响 王 晶 何 良菊 李培杰 (清华大学机械工程系) 摘 要 将 电磁搅拌后不同过热温度的A356铝合金熔体浇注到约 550℃的高温铸型中制备半 固态浆料 。利用光学显微 镜和 Image-ProPlus图像分析软件对获得的浆料组织进行分析 ，研究了A356合金过热熔体在浇注过程 中的凝 固行为 。结 果表明，过热温度为710℃的合金熔体在随后的浇注过程中形核率小，浆料中a～Al初晶仍为发达 的树枝 晶组织 。过热温度 为 670℃时合金熔体浇注时有效形核率开始大幅增加，初晶在数量和形状上逐渐由树枝晶趋向于非枝晶。过热温度为630 ℃的合金熔体经浇注获得的浆料组织中，平均圆整度为 1．35的非枝晶在初晶中所 占的比率达到约6O％，晶粒平均尺寸约 为 30g．m。 关键词 热模浇注 ；电磁搅拌 ；A356合金 ；半固态 中图分类号 TG146．2 1；TG244 ．3 文献标志码 A 文章编号 1001—2249(2009)04—0334—03 DOI：10．3870／tzzz．2009．04．014 半固态浆料制备工艺主要包括电磁搅拌法[1]、超声 振动法[2]、熔体混合法[3以及近液相线铸造法 等 。 虽然这些工艺各有其特点 ，但 目的一致 ，即获得尺寸细 小、形状圆整的固相初晶。 刘政等[6采用弱电磁搅拌和低过热度浇注相结合 的方法成功制备出球状初生 a—Al晶粒 的A356半固态 坯料。王平等 ]也采用近液相线 电磁铸造 的方法制备 出了具有细小均匀非枝晶组织的ZL201半固态合金坯 料。这些试验均表明，在制备半 固态浆料 的工艺中，熔 图 1低频 电磁搅拌装置示意 图 体温度对形成的半 固态浆料组织有很大的影响。本课 1．热 电偶 2．封盖 3．加热冷却元件 4．不锈钢坩埚 5．搅拌绕组 题以A356合金为研究对象，对 比分析 了经 电磁搅拌的 6．合金熔体 7．隔热垫块 不同过热温度熔体在高温铸型中浇注得到的浆料组织 ， 在设定温度 t。时保温 20min，然后移人低频电磁搅拌 研究了不同过热温度熔体在电磁搅拌后进行热模浇注的 装置。在励磁频率为 25Hz，电流为 3OA 的旋转磁场 凝固行为并探讨此工艺制备半 固态流变浆料的可行性。 作用下以约 0．5oC／s的冷却速度使熔体降温至温度 t。然后将处理后的熔体浇入预热至约 550℃的铸型 1 试验方法 (30mmX30mm)中并测温 ，当浆料温度 t取样达到约 600℃时水淬并取出试样 ，具体试验参数见表 2。 试验材料为 A356合金铸锭原料，化学成分见表 1。 表 2 试验参数表 A356合金液相线温度约为 615oC，二元共 晶温度约为 577℃。电磁搅拌装置主要 由旋转磁场发生装置和加热 冷却装置构成。旋转磁场绕组励磁频率范 围为 5～5O Hz，最高励磁电流为 5oA。加热冷却控温装置用于保持 搅拌过程中坩埚内熔体恒定的冷却速度。试验中熔体的 温度变化由镍铬一镍硅热电偶测出，温度变化曲线由多路 将水淬试样沿轴线剖开，取测温点组织进行粗磨 、 温度计算机采集系统记录。试验装置见图 1。 精磨、抛光，然后用体积分数为 0．5％的 HF水溶液进 表 1 A356铸锭的主要化学成分 ％ 行化学腐蚀 。用 NEOPHOT一32光学显微镜观察试样 W B 的微观组织形貌 ，采用 Image—ProPlus软件对非枝 晶 Si Mg Ti Ni Mn