高密度脉冲电流对A356铝合金凝固组织的影响

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1、第!’卷第(期中国有色金属学报’""’年%月O8@-!’Q8-(&,*-,./*0*1234/’)2562/5*442307*8’)0RH2-’""’［文章编号］!""#$"%"&（’""’）"($"#’%$"#高密度脉冲电流对!"#$铝合金凝固组织的影响!何树先，王俊，孙宝德，周尧和（上海交通大学材料科学与工程学院，上海’"""("）［摘要］研究了高密度脉冲电流对)(*%铝合金凝固组织的影响，实验中对液相线以下熔体的凝固过程在不同阶段进行电脉冲处理。对比实验结果表明：经过电脉冲处理后，)(*%的合金凝固组织得到明显细化；在同

2、样的电脉冲条件下，凝固组织细化效果与电脉冲放电开始时间有关，凝固过程中放电开始时间越早，凝固组织细化效果越明显；反之，凝固组织细化效果较差；同时，脉冲充电电压越高，凝固组织细化程度越大。定量计算了脉冲电流产生的电磁力并分析了脉冲电流影响凝固组织的作用机制。［关键词］)(*%铝合金；凝固组织；脉冲电流；细化［中图分类号］+,!!(-!［文献标识码］)近!"年来，利用电流改善凝固组织的方法日!"""F电容器并联而成，等效电容为!""""F）、二益受到人们的关注［!!#］，其中特别引人注目的是有极管组和触发电路等构成的充电电路；另一

3、部分是关脉冲电流对凝固组织的作用［*!!"］。据现有的研由电极、耐火保温材料装置及实验材料组成的放电究结果分析，脉冲电流处理很有可能成为一种新兴电路。实验中，脉冲电流由充放电电路提供，其大的、发展潜力巨大的凝固组织控制工艺。但由于设小变化为备或者工艺方法的限制，近年来有关脉冲电流的研$"!（"）#GN:（&）（!）究没有取得实质性的进展，脉冲电流对凝固组织的%%’影响机理仍不清楚，并且大多数研究集中在低熔点(（"）#!（"）（’）)的./012合金方面，对于高熔点合金研究得较少。式中$—电容器充电电压，O；%—整个充放电为了探

4、讨电脉冲对亚共晶铝合金的作用，本文作者电路电阻，#；’—电容，F；)—试样截面积，9’。研究了高密度脉冲电流（34.56）对工业常用铝合为了能够定量的评价电脉冲放电过程参数（如金)(*%的凝固组织的影响。放电电压、振荡频率、脉冲电流有效作用时间等），实验中采用+410’!"型实时数字示波器进行测试%实验方法和记录。%-%实验材料%-"实验过程采用工业)(*%合金作为实验原材料，其成分实验装置如图!所示。先将母合金放入石墨坩如表!所示。埚中，通过电阻炉加热到J*"P进行熔化。然后通过精炼除气、除渣，随炉冷却到凝固开始。脉冲电表%

5、)(*%合金化学成分（质量分数，7）极在插入熔体之前经过预热。首先考察放电开始时&’()*%689:8;<=<828>)(*%?@@8A间对凝固组织的影响，充电电压设定为!"""O，脉（9?;;>B?C=<82，7）冲放电间隔时间为!-*;，分别在凝固过程开始阶1

6、60M实验电路和实验装置包括结束阶段进行电脉冲处理。作为对比试验，熔体在两部分：一部分是由充电电源、电容器组（由!"个相同条件下凝固制备对比试样。试样凝固冷却后，$［基金项目］国家重点基础研究发展规划项目（,!&&&"%#&""$#）；美国,D（中国）公司基金资助万方数据［收稿日期］’""!$"S$("；［修订日期］’""!$!"$!&［作者简介］何树先（!&J’$），男，博士研究生-第F/卷第.期何树先，等：高密度脉冲电流对-.#A铝合金凝固组织的影响·H/T·经过切割、研磨、抛光和侵蚀（侵蚀剂为!"#$%&溶液），通过’(

7、)*+,-./图像分析仪进行显微组织观察和分析。图!对凝固区间熔体实施电脉冲处理的实验装置"#$%!0123456718729:;<=>62>?1@1=135:1>83>;629>=-.#A5??>B图’充电电压为F!!!G时电脉冲放电过程测试结果"#$%’Q952;69@R>?:579@6><536>222<931O98@;6187@12345679=>6181:15?35<531:>6S58IR>?:579>=F!!!G图&-.#A合金凝固过程中不同时刻施加电脉冲作用图"#$%&012345679>=%0C()5:@1==

8、9698:2:579>=2>?1@1=135:1>8>=-.#A5??>B&实验结果&"!脉冲电流放电过程测试与观察图(T/!U浇注-.#A合金常规砂型凝固组织为了能够定性和定量的分析电脉冲的放电过程，通过D0E+/F!型实时数字示波器测试电脉冲放"#$%(DB<135?-.