不同温度场下半固态铝-稀土合金初生相形貌.pdfVIP

第 26卷第 2期 中国有色金属学报 2016年2月 Volume26Number2 TheChineseJournalofN011ferrousM etals February2016 文章编号：1004-0609(2016)02—0272-08 不同温度场下半固态铝一稀土合金 初生相形貌 张嘉艺 ，刘 政 ，沈俊波 (1．江西理工大学 材料科学与工程学院，赣州 341000 2．江西理工大学 机电工程学院，赣州 341000) 摘 要：利用Fluent软件主要研究半固态 A356稀土合金熔体在施加电磁搅拌后的温度场分布规律以及电磁场对 半固态A356稀土合金熔体中初生6c相形貌演变的影响。结果表明：在电磁搅拌相同时间(15s)、不同频率下，熔 体在40Hz时的温度场较5Hz、15Hz和30Hz时的分布更加均匀；半固态A356．Yb合金熔体经620℃浇注，在 电流频率30Hz时搅拌 15S，并在 590℃保温 10min，初生相的平均等积圆直径为62-3Ixm，平均形状因子为0．78， 此时，晶粒最圆整细小，组织形貌最佳。 关键词：半固态；A356稀土合金；电磁搅拌；初生。[相；温度场分布 中图分类号：TG249．7 文献标志码：A 铝合金半固态加工技术是 目前较为先进的高效、 相、二次相及共晶组织等，但是为了保证 电磁搅拌之 接近零余量的精确成形技术。通过施加外场、添加变 后的半固态合金浆料具有更合适的成形性能，通常在 质剂、调节凝固工艺参数等方式来改变或控制其凝固 制备半固态浆料时添加稀土细化剂。半固态合金熔体 过程进而对其性能进行改善。在半固态合金浆料制备 受到电磁场扰动时，其中的稀土元素在熔体流动中的 中，电磁搅拌 ]是最主要的手段，归因于其非接触式 扩散、分布等对合金最终的凝固组织形貌会产生极大 的搅拌方式，克服了机械搅拌污染金属浆料的不足， 影响[2们。考虑熔体流动对温度场的影响及其对半固态 可获得更细小均匀的等轴晶6【】，控制也灵活方便，也 组织形貌影响的研究鲜见报道。为此，本文作者将针 是迄今最成功的制备半固态铝合金坯料的方法。电磁 对 电磁搅拌与稀土细化技术制备半固态合金浆料过 搅拌时，合金熔体受到扰动而导致熔体流动对合金元 程，利用Fluent流体力学软件研究电磁结晶器的温度 素的传输、晶粒的生长、温度场的分布、合金最终的 场，探明其熔体不同部位的温度分布情况以及对合金 组织形貌[10-12]，以至于能否获得合格的半固态浆料影 凝固组织形貌的影响。 响极大。以往的研究更多关注的是电磁搅拌强度对半 固态初生相形成和形貌演变的影响。【，9-11,” ，很少 1 Fluent模拟 涉及对合金熔体温度场的影响以及对初生相形貌演变 的延伸效应。实验研究表明，施加电磁场能引起强制 对 】，可使合金熔体内部温度场均匀 ，在这 将盛装铝熔液的结晶容器(坩埚)简画成圆柱体(半 样的温度场环境下有利于晶核的形成和以等轴晶方式 径为3cm、高为 12cm)，所研究的电磁场内的流体为 生长L】们。因此，由于熔体流动状态不同(例如 电磁搅拌 A356铝熔液，其液态密度为2630kg／m ，动力黏度为 频率、时间和搅拌方式影响 ，所形成的温度场分布也 1．2×10～kg／m，热导系数为 161W／m，比热为 880 不同，有必要探究不同温度场中半固态合金初生相的 J／kg；而该合金的液相线温度与固相线温度分别为 形核和形貌演变过程中隐含