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1、第9卷增刊1中国有色金属学报1999年7月Vol.9Suppl.1TheChineseJournalofNonferrousMetalsJul.1999①电磁搅拌作用对铝合金显微组织的影响朱明原史文杨森龙任忠鸣邵光杰许珞萍(上海大学材料科学与工程学院,上海200072)摘要研究了电磁搅拌对ZL101A铝合金显微组织的影响,阐明了不同搅拌工艺条件下ZL101A铝合金的显微组织的变化规律。结果表明:在磁场强度大于0.065T的EMS作用下,ZL101A合金能够得到非树枝晶组织;未经细化处理,晶粒尺寸在100～300μm范围内;随着EMS作用的增强,晶粒向
2、完全椭球形发展;本实验条件下EMS没有细化共晶Si的作用,也没有改变共晶Si的析出形态;搅拌作用与合金凝固速度的良好匹配是得到理想非树枝晶组织的关键。关键词电磁搅拌铝合金显微组织中图法分类号TG113.1半固态成型(Semi2solidforming,SSF)技铝合金的连铸生产提供实验基础。术是一种融合了铸造和锻造工艺的金属成型新[1]技术。它具有零件精度高、机械加工少、一1实验致性好、模具寿命长、应用范围广、节能高效、便于连续自动化大规模生产等显著优点。随着1.1实验装置汽车工业的发展,它日益受到世界各国的普遍实验在自制的电磁搅拌静态浇铸系统上进重
3、视。SSF技术有两个关键环节,其一是非树行。该系统主要包括:结晶器、电磁搅拌器和枝晶合金原材料的制备,其二是成型工艺及装冷却系统,系统简图如图1。本电磁搅拌装置备技术的研究,前者是整个技术的前提和基不同于在电磁铸造中应用的电磁感应器[4-7],[2]础。目前,非接触式的电磁搅拌(Electro2它能在结晶器中心稳定地产生磁场强度最大为magneticstirring,EMS)和应变诱发熔化激[3]活(Straininducedmeltactivated,SIMA)是两种制备半固态成型原材料的最有效可行的方法。EMS法又因其工艺简单、成本低廉和易于控制
4、而被国际上一些先进企业运用于工业生产。基于学术研究和商业价值的双重意义,研究电磁搅拌对各类合金组织的影响成为世界范围内研究的热点。本文研究电磁搅拌工艺与ZL101A铝合金金相组织的关系,分析不同搅拌工艺条件下ZL101A合金金相组织的变化,阐明EMS工艺图1EMS静态浇铸系统对ZL101A合金组织的影响,初步探讨具有完Fig.1Staticcastingsystemwith全等轴晶组织的铝合金制备工艺,为非树枝晶EMSequipment①收稿日期:1998-10-12;修回日期:1998-12-31朱明原,男,33岁,博士研究生,副研究员·30·中国
5、有色金属学报1999年7月0.15T的水平旋转磁场,并连续可调,以达到统,安装热电偶,连接X2Y记录仪;开启冷却无接触搅动熔体的目的;而后者的作用是产生水系统,设定水压;将融熔的合金浇入结晶器一个电磁压力,使铸锭不与铸模相接触,从而(浇注温度在700～750℃之间)后,立即启动[8,9]改善铸锭表面和内在质量。为了监控铸锭电磁搅拌器,调节至设定强度,使合金的凝固心部的冷却过程,并解决EMS作用时热电偶过程在电磁搅拌条件下进行,直至合金凝固。旋转的问题,用铠装热电偶插入固定在结晶器1.3金相分析中心的石英毛细管中,连接X2Y记录仪,记录试样取自整个铸锭
6、的底部和中部。试样经冷却曲线。结晶器两端安装冷却水环,通过调打磨抛光,用HF溶液腐蚀后做金相分析。节水压和流量,控制合金的凝固速度。1.2静态浇铸工艺2实验结果与讨论以工业上应用极广的ZL101A(即Al2Si72Mg0.3,美国牌号A356)合金为研究对象,在图2显示了在没有EMS作用下凝固的中频感应炉中熔化并进行常规变质、除气和精ZL101A合金不同位置的显微组织。照片中白炼处理。浇注前装配结晶器和电磁搅拌器系色部分是α(Al)固溶体,呈树枝状结晶;灰色图2没有EMS作用下凝固的ZL101A合金不同位置的显微组织(×50)Fig.2Microst
7、ructuresofZL101AalloywithoutEMSeffect(×50)(a)—Centeroftop;(b)—Borderoftop;(c)—Centerofbottom;(d)—Borderofbottom第9卷增刊1朱明原等:电磁搅拌作用对铝合金显微组织的影响·31·针状和片状为共晶(Al+Si)组织,因没有细化成了等轴晶组织,并使各区域的晶粒尺寸趋于处理,组织较粗大。中心区域与边缘区域相均匀。但EMS作用并未明显改变共晶Si的析[10]比,由于冷却速度较慢而晶粒稍大,底部边缘出形态。这个结果与Joly等运用机械搅拌区域冷却速度最快
8、,故α(Al)固溶体和共晶作用改善Al2Si亚共晶合金中初生铝的形态,[11](Al+Si)均较细。4个区域
