张斌[1]2002年在《电磁场作用下液体金属液面运动及控制规律的研究》文中认为随着磁流体力学理论在冶金工业中的应用和不断发展，在传统铸造过程中越来越多的利用各种形式的电磁场来改善铸坯的质量。其中，电磁成形技术(电磁铸造与电磁连铸)和电磁搅拌技术是电磁场在冶金中应用的典型例子。在铸造过程中液体金属的液面运动行为对铸坯的质量具有极为重要的意义，本文系统研究了电磁成形与电磁搅拌技术中所用电磁场的分布规律和不同电磁场作用下液体金属液面的运动行为，以获得液体金属液面运动的电磁控制规律。 本文使用激光测量传感器测量了液体金属液面运动和液面波动规律；使用小线圈法测量了不同实验条件下的电磁场分布。主要结论如下： 感应器通入高频电流和中频电流两种情况下，感应器内部的磁场分布趋势相同，感应器内部的磁感应强度沿感应器高度中心对称，半径越大的位置，磁感应强度越强。在电源频率一定的情况下，当金属液面与线圈上平面平齐时，液面波动平缓，在施加相同功率的交变电磁场条件下所得液面形状凸起越高，是电磁铸造所要求的液面状态。 变化电源功率，仅改变磁感应强度的大小，磁场的分布趋势不变；施加功率越大，磁感应强度越大。因此在电源频率一定的情况下，施加功率越大，液面凸起越高，但是液面波动也越剧烈；从连铸中液面的稳定性考虑应当选择恰当加载功率，使液面有一定凸起，同时使液面波动不至于太剧烈。 施加相同电源功率情况下感应器内通入中频电流时可以获得更大的磁感应强度。因此在相同功率下，f=2.5kHz液面凸起较f=30kHz时大，在电磁铸造中能达到更好的电磁成形效果。 有载条件下存在集肤效应，在金属内部磁感应强度基本为零；在集肤层，磁场分布规律与空载条件下的磁场分布规律基本一致，且越靠近液体表面的地方，磁感应强度越大；在电源频率和功率一定的情况下，不同半径处金属液面上各点波动规律基本相似，波动频率和振幅相近。 在相同电源功率下，f=5Hz的磁感应强度较f=10Hz大，电源电流相同时f=5Hz较f=10Hz下的搅拌强度大；电源功率越大，磁感应强度越大，磁场频率一定时，施加功率越大，金属液面漩涡深度越大。
张勤[2]2002年在《低频电磁半连续铸造铝合金工艺及理论研究》文中认为本研究为国家重点基础研究发展规划资助项目“973”《提高铝材料质量的基础研究》之课题《电磁场作用下的铝合金凝固》的部分内容,通过施加交变磁场以及同时施加稳恒磁场和交变磁场对7075 铝合金半连续铸造过程中,1)液穴形态;2)晶粒细化和非枝晶组织形成;3)溶质元素的强制固溶及宏观分布;4)铸锭裂纹的萌生和消除等方面的研究,旨在为改善铝合金铸坯凝固组织,提高材料性能提供理论依据和实验基础。本文首先研究了电磁场作用下,金属弯月面形状随感应线圈电流强度及频率的变化规律,结果表明,弯月面的曲率半径随感应线圈电流强度增加以及频率增大而减小。并测定了不同强度低频交变电磁场作用下,7075 铝合金凝固壳高度及铸锭表面质量的变化规律,首次采用晶粒游离理论解释了电磁场作用下初凝壳的形成机制,认为:电磁场作用下, 晶粒从结晶器壁游离数量增加,稳定初凝壳难以形成,是延缓初凝壳形成时间和降低初凝壳形成位置点的最根本原因。在此基础上,又系统研究了电磁场作用下,7075 铝合金半连续铸坯的微观组织,对电磁铸造过程中非枝晶组织形成机制进行了研究和探讨,针对初生相结晶核心的来源及发展演变问题, 提出了一种新的解释方法,认为:电磁场作用下,晶粒从结晶器壁游离数量增加是熔体中结晶核心增加的最主要原因,游离晶粒随对流熔体一同运动以及自身旋转运动抑制了枝晶生长,使最终凝固组织为均匀细小的近球形和蔷薇形晶粒。本文在总结归纳前人热裂纹研究的基础上,提出了新的热裂纹形成机制。并对CREM 法消除裂纹的原因进行了分析,认为CREM 法一方面通过改善铸造条件使得不可补缩区缩小;内应力或应变降低;金属高温脆性区主要处于受压状态等形式,减少了热裂纹形成的诱因。另一方面,通过缩小合金材料高温脆性区;提高固液状态伸长率;降低晶界低熔点化合物数量和有效结晶区间线收缩大小等途径,降低了合金铸锭的热裂倾向,从而消除了裂纹。低频电磁场可以大幅度提高晶内溶质元素含量,其主要原因可以归纳为以下几
王辉[3]2004年在《圆锭电磁铸造电磁力数值计算及金属电磁成型性研究》文中研究表明电磁铸造技术是建立在电磁流体力学基础上,并与冶金工程相结合的先进材料加工方法。由于生产的铸锭具有表面光亮、缺陷少、组织致密、机械性能好等优点,电磁铸造技术已成为铝合金生产的主要方法。随着铝合金电磁铸造技术的日益完善,以及电磁铸造生产的铸锭的优越性,钢、铜及镁合金都已成为电磁铸造实验与研究的对象。电磁铸造的关键技术在于金属熔体在电磁场作用下的无接触立柱成型。由于不同金属具有不同的物性参数,因而电磁成型可行性及难易程度各不相同。本文以获得不同金属电磁铸造成型实验参数为着眼点,采用数值计算、数学分析以及实验研究相结合的方法对不同金属的电磁铸造成型可行性及难易程度进行了研究。论文主要包括以下内容:从电磁铸造基本原理出发,建立了圆锭电磁铸造电磁力数值计算模型,该计算模型在计算电磁力时考虑了磁场分布梯度对电磁力大小及分布的影响。采用互感耦合模型对不同金属熔体内磁场分布以及感应器倾角、感应器电流及频率对磁场分布的影响进行了数值计算研究;并在电磁场计算结果基础上,采用电磁力计算模型计算研究了不同条件下金属熔体内电磁力分布规律。通过研究不同条件下熔体内电磁压力与液柱静压力的平衡关系,对铝、铜、钢及镁铝合金电磁铸造成型的实验条件进行研究,计算得到了铝、铜、钢及镁铝合金实现电磁铸造成型所需的磁感应强度。以金属电磁铸造成型基本条件为依据,提出了判定不同金属电磁铸造成型可行性与难易程度的无量纲判据。利用该判据对不同条件下金属的电磁成型可行性进行分析,得到了不同金属电磁成型所需磁感应强度,所得结果与电磁力数值计算方法所得结果基本吻合。实验研究了铝、锡铅合金的电磁约束成型可行性,实验结果与计算结果基本吻合,从而验证了电磁成型无量纲判据的实用性。电磁成型无量纲判据及电磁力数值计算结果指出,不同金属电磁铸造成型时所需磁感应强度不同:以50mm高的液柱为标准,铝电磁成型所需磁感应强度为0. 045-0. 05T;而钢的约为0. 08-0. 085T,铜的约为0. 094-0. 099T;而镁铝合金则较小,约为0. 038-0. 043T;研究表明,金属电磁铸造所需感应器电流及磁感应强度大小取决于金属的密度,而金属的电导率的大小则决定了电源频率的选择。电磁铸造成型无量纲判据的建立及电磁力计算程序的编制,为不同金属电磁铸造感应器的设计及铸造工艺参数的选择提供了依据。
王浩[4]2008年在《新型连铸电磁制动结晶器内磁场与流场的数值模拟》文中提出电磁制动技术作为高拉速连铸生产的重要手段之一,可以控制连铸结晶器内水口出流的流动行为,抑制钢液对结晶器窄面的冲击,防止漏钢,同时,减小钢液的冲击深度,有利于夹杂物上浮,提高铸坯质量。该技术已经在生产中得到应用。如何进一步优化电磁制动器的结构、电磁参数和工艺参数,获得更好的冶金效果,是当今电磁冶金领域的重要研究课题。本文提出一种新型结构的电磁制动器,并采用数值模拟方法研究了新型电磁制动器作用下连铸结晶器内磁场和流场特征,主要完成以下方面工作：利用ANSYS软件建立了描述新型电磁制动器磁场的叁维数学模型,并对其磁场进行了数值计算。数值模拟结果表明,磁场沿着磁路形成基本封闭的回路,磁感应强度在结晶器内的宽度、厚度和高度方向上分布均匀,仅在结晶器高度方向的磁极边缘略有减小；新型电磁制动器的磁场特性能够满足连铸电磁制动对磁场的要求。以稳恒磁场理论、电磁流体力学理论为基础,利用Fluent软件建立了恒稳磁场作用下连铸结晶器内钢液流动的叁维数学模型,并对新型电磁制动结晶器内的流场和磁场进行了耦合计算,研究了工艺参数(拉坯速度、水口浸入深度、磁感应强度)对电磁流动控制效果的影响。数值模拟结果表明：结晶器水口出流流股被电磁力制动,自由表面速度、湍动能明显降低,有利于减小了卷渣现象；同时,钢液冲击窄面的速度明显减小,减弱了水口出流对窄面的冲刷,有利于夹杂物的上浮分离。对于常规的板坯连铸工艺,磁感应强度为0.3T时的电磁制动效果较好,钢液表面流速降低明显并且流速减小的范围加大；而当磁感应强度小于0.3T时,钢液表面流速却有所增加。新型电磁制动器在选择适当的磁场参数时,能够较好的控制钢液对结晶器窄面的冲击和自由液面的扰动。
徐华苹[5]2009年在《Cu基形状记忆合金单晶制备技术及DSCC过程闭环模糊控制的研究》文中进行了进一步梳理形状记忆合金是一种重要的功能材料,其中应用最广泛的是钛镍形状记忆合金,而铜基形状记忆合金有很好的形状记忆特性和超弹性,但有很高的弹性各向异性因子(A)。这导致了该材料延性差、易发生晶界破坏以及疲劳寿命短,冷加工性能很差,疲劳强度也极低等问题,致使价格低廉、性能良好的铜基形状记忆合金无法得到真正意义上的工程应用。本论文从铜基形状记忆合金单晶化入手,以定向凝固连铸技术(Directional Solidification Continuous Casting)为技术路线,在对定向凝固连铸过程计算机模拟研究的基础上,提出了定向凝固连铸过程纠扰闭环控制总体思路,解决了实施中的关键技术,开发出铜基形状记忆合金单晶材料的产业化生产技术,并完成了定向凝固连铸设备设计、制造,从根本上来解决铜基形状记忆合金单晶材料产业化生产问题,为价格低廉、性能良好的铜基形状记忆合金实现真正意义上的工程应用提供手段。本论文围绕这一目的,首先用自行设计的HRS法高温度梯度定向凝固炉和带有引晶器单晶模壳制备出了CuAl系形状记忆合金单晶单体试样。对铜基形状记忆合的性能测试表明,对于有弹性各向异性的Cu基形状记忆合金而言,CuAl系形状记忆合金冷热循环疲劳特性和可恢复应变特性对晶界非常敏感。无晶界的单晶材料具有最佳的冷热循环疲劳特性、可恢复应变特性和力学性能。CuAlNiBe单晶,其抗拉强度α_b=780MPa,延伸率ε%=17%;冷热疲劳循环疲劳断裂次数可达750次左右;最大可回复应变达到10%,已与TiNi形状记忆合金的最大可恢复应变量8～9%相当。但是,实验室的单晶制备方法由于其效率低、成本高并不适合于进行产业化生产。相比之下,一种兼顾产品质量、生产效率、成品率和制备成本的成熟、经济、有效的单晶形成技术一定向凝固连铸技术(DSCC技术)则是铜基形状记忆合金产业化生产优选的技术路线。借鉴现有的生产铜单晶的定向凝固连铸装置样机,对生产型的多通道水平式热型连铸设备进行了设计。设计包括以下部分:熔炼部分、保温部分、液面控制部分、连铸炉部分(该部分在多通道拉铸过程中表现为分流槽)、铸型部分、冷却部分、铸锭牵引部分、导流部分和溢流保护部分。铜单晶生产实践和研究表明,单晶制备过程既是一种要求工艺参数控制精度要求很高的定向凝固过程,同时又结合了连铸技术。制备单晶的定向凝固连铸过程控制的关键的环节必须要实现过程的闭环控制。为制订制备单晶的定向凝固连铸过程控制的总体实施方案,从定向凝固连铸(DSCC)的基本原理出发,以计算机模拟技术为基础,建立了定向凝固连铸过程的数字模型,确定液固界面位置Z为定向凝固连铸凝固过程考察的主要目标控制量,并引入形状因子作为辅助控制量,开展计算机实验,以获得对制备单晶的定向凝固连铸过程有一个深入的认识。通过对模拟结果的分析发现,在定向凝固连铸过程中冷却距离L(铸型至水冷端的距离)、牵引速度V和铸型内壁温度Tm对温度分布曲线的变化有比较明显的影响。通过计算机拟合后获得了这叁个工艺参数与液固界面位置和形状因子之间的函数关系:工艺参数L、V、T_m对形状因子X的函数关系的回归函数式如下:模拟还表明,熔体温度T_b、冷却水温度T_w、冷却水流量Q这叁个工艺参数取值的变化对温度分布曲线基本上没有很明显的影响。而液面高度h对过程的影响主要表现在,液固界面位置位于结晶器口以外时,如果液面高度h过高,则所产生的附加压力将可能无法被金属液体的表面张力所平衡,而发生漏液,破坏连铸过程。模拟计算确定了定向凝固连铸过程中稳定生长的液固界面位置(Z)的极限安全范围为(-4mm,+1.79mm)。模拟还首次发现了目标量(液固界面位置ZE)的变化并不仅仅是L、V两个变量单独调整引起变化的简单数字迭加,而是出现了加强关系,其响应函数关系中增加了λ_Lλ_V加强项:对在实际的定向凝固连铸过程中温度分布的实际测量表明,计算机模拟的理论数据与实际相差仅在20℃上下,计算机模拟具有较高的可信度。基于对计算机模拟结果的分析,并根据凝固原理和定向凝固连铸过程的传热特点,提出了以纠扰控制作为该过程控制总体方案的主线,将液固界面位置Z作为了纠扰控制过程的目标控制量,并为定向凝固连铸过程设定了Z的极限安全范围,进行定向凝固连铸过程的纠扰闭环控制。确定以冷却距离L和牵引速度V作为纠扰控制系统中的可调整参量。而对目标参量的影响最大的铸型内壁温度Tm,在控制过程中,作为人工介入应急处理时调整量。即当目标量(Z)波动变化太大或者目标量(Z)很难在短时间内回复到安全范围时,采用调整铸型内壁温度T_m。其他参数在正常运行中采用恒定量控制方案实施。利用ANSYS分析软件,分析了冷却距离L和牵引速度V变化过程中温度场分布的变化,确定了无任何干扰的情况下工艺参数与目标控制量Z之间的时间分布函数,建立了系统模型。并选择了模糊控制方法,对定向凝固连铸过程系统目标量与变量之间的非线性关系进行了控制算法的设计。利用MATLAB软件对定向凝固连铸过程的纠扰控制过程进行了计算机仿真实验,并对结果进行了分析。证实了所设计的定向凝固连铸过程的控制系统和模糊控制器能够很好的满足定向凝固连铸过程的实际要求,具备实际操作的可行性。根据定向凝固连铸过程的技术特点和制订的纠扰闭环控制方案,完成了相应的定向凝固连铸过程中的整体的控制系统的硬件和软件的系统设计:●完成工控机的选择、恒温控制的冷却水循环系统、液位恒定控制系统、过程液固界面位置的纠扰控制系统和电源抗干扰系统的设计。●选择了以现有的商业软件作为控制系统的开发平台,并确定工业控制中常用的组态软件作为主控应用程序。●根据组态软件的特点,采用单元化设计的思路。将整个工程划分为多个部分进行开发。通过对各部分的编制、设计,完成了具有良好的直观性和简单的操作性,更加适合企业现场实用性的人机界面。通过上述几方面的工作,构成了定向凝固连铸过程的控制系统的一个软、硬件网络,为最终完成定向凝固连铸过程中各工艺参数的实时闭环控制系统的顺利工作提供了保障。应该看到,所完成的定向凝固连铸设备及整个控制系统,由于时间及种种原因,虽已制造出来,但最终并没有真正投入到实际生产过程中应用。因此,无法对所设计的设备和相应的控制系统,作出完整的正确评价。应该说,技术路线是可行的,但应用到实际生产过程中,并形成一个比较完善的控制系统开发平台,仍然有很多工作需要进一步进行。这些工作的深入必将为铜基形状记忆合金的制备及其定向凝固连铸过程控制起到重要的推动作用,也必将为多元合金单晶连铸领域乃至冶金行业的多因素系统的控制开发提供了一个比较可行的方向。
朱庆丰[6]2008年在《铝合金差相电磁水平连续铸造工艺及理论研究》文中进行了进一步梳理本课题是国家重点基础研究发展规划(973)资助项目“高性能铝材与铝资源高效利用的基础研究”中的部分内容,主要研究差相电磁场对铝合金水平连续铸造过程和铸锭质量的影响,旨在开发高效、经济的差相电磁水平连铸新技术。本文的研究内容包括：不同磁场施加方式对7075铝合金水平连铸铸锭表面质量及内部组织的影响；差相磁场对7075铝合金水平连铸工艺的影响；差相磁场对不同牌号铝合金水平连铸铸态组织的影响；差相磁场与(Al-5Ti-B)细化剂共同作用对纯铝及7075铝合金铸态组织的影响。取得的主要成果如下：对比了不同磁场施加方式对水平连铸7075铝合金铸锭质量的影响。结果表明：在流道外(线圈1)施加工频磁场,可以增加流道表面熔体的流动速度,有效地消除水平连铸过程中铝合金铸锭中的光亮晶,但其对铸态组织及表面偏析层的改善作用较弱；在结晶器外(线圈2)施加低频磁场,可以有效的改善铸态组织、减小偏析层的厚度,但不能有效地消除水平连铸铝合金铸锭中的光亮晶,同时铸锭皮下气孔、疏松等缺陷增多；在结晶器外施加工频磁场,可在一定程度上改善铸态组织减小偏析层的厚度,但不能消除铸锭中的光亮晶,在流道和结晶器外的线圈中施加差相电流,形成差相磁场,可以显着的改善合金的铸态组织,提高铸锭表面质量,消除水平连铸过程中的光亮晶。系统地研究了施加差相磁场对水平连铸工艺及铸锭质量的影响。结果表明：在7075铝合金水平连铸过程中施加差相磁场,能够有效地消除重力因素的影响,使熔池中温度分布均匀,降低铸锭上下表面冷却差异；有效消除上下表面初凝壳厚度差,使液穴形状关于铸锭几何中心对称,进而消弱水平连铸铝合金铸锭上下表面形貌以及皮下偏析层厚度上存在的差异,使铸锭横截面上的铸态组织趋于均匀；能够有效地改善铸态组织,减少铸锭中羽毛晶,增加等轴晶,细化晶粒,消除水平连铸铸锭中的光亮晶,提高铸锭质量。铸造速度较高时,一冷区初凝壳变薄,液穴变深,铸锭表面冷隔减少偏析瘤增加,铸锭上下表面偏析层厚度减小,铸锭横截面上羽毛晶有所增加,差相磁场对铸态组织的改善效果降低。系统地研究了差相磁场对不同牌号(工业纯铝1070、2024、3004、5182、6063、7075、7050)铝合金水平连铸铸锭铸态组织的影响,结果表明：不同牌号的合金水平连铸的组织不同,合金元素含量比较少的工业纯铝、6063和3004铝合金,传统水平连铸铸锭易形成粗大的柱状晶,而对于合金元素含量比较多的2024,5182,7075,7050铝合金,传统水平连铸铸锭易形成粗大羽毛晶,所有实验用铝合金的水平连铸铸锭中均发现了严重的光亮晶。差相磁场对于不同牌号的铝合金水平连铸铸锭的铸态组织都有不同程度的改善,既能改变铸态组织的形貌,又能细化铸态组织。差相磁场可以有效避免水平连铸过程中不同牌号铝合金的光亮晶的形成。第一次系统的研究了差相磁场作用下细化剂加入量对7075铝合金及工业纯铝铸态组织的影响。结果表明：差相磁场与细化剂共同作用于铝合金水平连铸过程中时,随细化剂加入量的增加,差相磁场对铸锭晶粒细化效率降低,7075铝合金无细化剂加入时,差相磁场的细化效果最明显,晶粒尺寸减少了72.3%；细化剂加入量为2%时,差相磁场的细化效果最差,晶粒尺寸仅减少了24%。工业纯铝无细化剂加入时,差相磁场的细化效果最明显,晶粒尺寸减少了84.3%；细化剂加入量为1%时,差相磁场的细化效果最差,差相磁场引起的晶粒尺寸减少量仅为12.3%。差相磁场可以有效地消除7075铝合金水平连铸过程中的光亮晶,细化剂对光亮晶的消除有一定作用,但不如磁场作用明显。对于7075铝合金,随细化剂加入量的增加,单位细化剂加入量引起单位面积内有效形核数量先增加再降低,当细化剂加入量为0.1%时,单位细化剂加入量引发的有效形核数量最多,无磁场时为579个,差相磁场时为1238个。对于工业纯铝,单位细化剂加入量引起单位面积内有效形核数量随着细化剂加入量增加而减少,细化剂加入量为0.02%时,单位细化剂加入量引发的有效形核数量最多,无磁场时为1882个,差相磁场时为3031个。差相磁场能够有效增加单位细化剂加入量引发的有效形核数量。差相磁场和细化剂两者共同作用对铝合金铸锭的晶粒的细化效果,不是简单的两者单独作用效果的算术和,而是随着细化剂加入量的增加,磁场的细化作用变弱。
罗庆来[7]2016年在《环缝式电磁搅拌制备7A04铝合金半固态浆料及压铸成形研究》文中研究说明变形铝合金,因其强度高、塑性好、耐腐蚀等特点,在生产生活中获得愈来愈广泛的应用。流变成形能近净成形出结构复杂的高性能零件。本文对7A04铝合金流变压铸成形过程中的浆料制备、压铸成形、热处理进行了全面的研究,对变形铝合金流变成形的工业化生产具有一定的参考价值。本文通过对传统电磁搅拌炉进行简单的改造而将其改进为环缝式电磁搅拌炉,通过连续降温、连续搅拌的方式制备出了优质的7A04铝合金半固态浆料,并系统研究了搅拌时间、搅拌频率对7A04铝合金半固态浆料的影响。结果表明：随着搅拌时间的持续,7A04铝合金浆料的降温速度先增大,达到峰值后,再减小,最后趋于平稳。随着搅拌时间的延长,7A04铝合金半固态浆料组织的圆整度先提高、然后降低、最后不断提高,平均晶粒直径先增大、然后减小、最后不断增大。试验过程中半固态非枝晶组织的形成分为：①枝晶状初生a-A1颗粒生成与搅拌打碎枝晶状初生α-Al颗粒动态平衡,②大量细小的枝晶状初生a-A1颗粒爆发形核,③枝晶状初生α-Al颗粒破碎长大叁个阶段。在搅拌的0min-3min内不同搅拌频率下的浆料组织质量相差不大,在搅拌的3min-6min内,搅拌频率为5Hz时浆料组织质量最佳,其平均晶粒直径40.46gm,平均圆整度0.48,在搅拌的6min-9min内,搅拌频率为25Hz时浆料组织质量最佳,其平均晶粒直径80.66μm,平均圆整度0.56。在压铸成形阶段自主开发了压射速度测量装置,对压铸成形过程中的压射速度随时间的连续变化过程进行了实时、精确的测量,对压铸成形过程中压射充头的运动变化规律进行了清晰的描述,并研究了压射速度对7A04铝合金流变压铸件组织和性能的影响。结果表明：7A04铝合金流变压铸件的初生α-Al(α1)的平均晶粒直径和二次凝固α-Al(α3)的平均晶粒直径均随压射速度的增大而减小,初生α-Al(α1)的圆整度和二次凝固α-Al(α3)的圆整度均随压射速度的增大而增大。随着压射速度从0.35m/s增大到0.63m/s,7A04铝合金流变压铸件的密度、硬度、抗拉强度均先增大后减小。压射速度太快时流变压铸件卷气增多,流变压铸件的性能下降,压射速度太慢时,流变压铸件中初生α-Al(α1)与二次凝固α-Al(α3)的平均晶粒直径增大,流变压铸件的性能下降,流变压铸成形过程中要选取最佳的压射速度,本试验中压射速度为0.58m/s时流变压铸件的性能最佳。通过直接时效(120℃/24h)、常规固溶+时效(470℃/1h+120℃/24h)、强化固溶+时效(455℃/2h+480℃/1h+120℃/24h)叁种热处理工艺对7A04铝合金流变压铸件进行热处理,研究不同热处理工艺对其组织和性能的影响。结果表明：采用强化固溶+时效(455℃/2h+480℃/1h+120℃/24h)的热处理工艺能显着提高7A04铝合金流变压铸件的性能,本试验中其硬度、抗拉强度、断后伸长率在压铸态的基础上分别提高67.3%、154.5%、223.1%。
蒋日鹏[8]2007年在《超声振动系统性能分析及铝合金超声铸造试验研究》文中研究指明超声外场处理金属熔体是改善铸锭凝固组织,提高材料力学性能的一种有效方法,是当前国际研究的热点和未来铸造技术的一个新的发展方向。本文以铝合金超声铸造为切入点,主要研究了以下几方面内容:1、对整个超声振动装置进行了系统分析。首先,根据电-力-声类比原理,采用高精度的阻抗分析仪,测量超声振动系统在不同工况下的导纳圆。基于导纳圆,研究了振动系统谐振频率F_s与机械品质因数Q_m的具体变化规律。结果表明:F_s和Q_m均随负载温度的升高,负载粘度的增大以及工具杆工作深度的增加而降低;随负载横截面积的增大,一阶F_s提高,二阶F_s略有降低,而对Q_m的影响相对较小。以此为基础,确定振动系统与超声波发生器的最佳电端匹配。其次,基于对振动装置失谐现象的探讨,分析现有发生器的电路工作原理,并提出了适合超声铸造的电源改进思路。2、针对现有工具杆的端面为平面,超声波辐射范围小,作用区域小,不利于超声铸造的问题,根据Snell定律,并综合考虑半连铸时的金属液穴形状,声强度分布与声能利用率,对其端面进行了优化设计。利用有限元软件Marc对工具杆进行了模态分析验证,发现优化前后的工具杆纵向振动频率基本相同,可保证优化后的工具杆与原有振动系统匹配使用。3、详细描述了超声波处理金属熔体时的能量传递特性,超声细晶的两种主要作用机制(空化与声流)和超声波对晶体形核、成长过程的影响,为试验的开展及其结果的分析提供理论基础。4、探讨了在超声处理过程中,不同的超声功率、施振温度、冷却方式、施振深度和方式对铸锭凝固组织细化规律,并对超声作用距离及铸锭的力学性能进行了分析。试验结果表明:超声细晶存在一最佳超声功率170W和施振温度区间800～660℃;适当降低熔体的冷却强度有利于晶粒细化;施振深度不宜过大,否则振动强度降低,细晶效果减弱;当选取合理的施振时间与温度时,间歇施振能取得优于连续时的细化效果;超声作用距离与不同的铸造工况密切相关;经超声处理后,铸锭的力学性能获得了提高,组织成分也趋于均匀,有利于后续加工。通过上述研究,初步获得了一些振动系统振动性能的变化规律及超声铸造工艺参数匹配规律,这对功率超声应用于工业领域,有效处理金属熔体具有一定的指导价值。
房元明[9]2016年在《7075铝合金螺旋电磁搅拌流变压铸工艺研究》文中指出7075超高强变形铝合金强度和性能接近钢铁,被认为是实现以铝代钢的重要材料之一。增加铝合金的应用有利于汽车轻量化的发展,因此开展高强铝合金制备汽车零部件的工艺研究有重要意义。但是7075铝合金作为变形铝合金,凝固过程中极易产生组织与成分不均匀等问题,采用普通铸造方法很难直接铸造成型完好的铸件,特别是压铸成型,因熔炼和压铸工艺参数选择不当很容易造成缩孔缩松、气孔、夹杂等冶金缺陷。以上问题都限制了7075铝合金在汽车零部件上的工程化应用,为此本文开展了7075铝合金螺旋电磁搅拌流变压铸工艺的研究。开展7075铝合金熔体旋转喷吹除气净化处理工艺研究。考察了工艺参数中的转子转速、除气时间、静置时间、除气温度4种因素对除气效果的影响。结果表明:旋转喷吹法能高效地去除铝合金中的氢;增加转子转速能提高除气效果;熔体含氢量随除气时间的增加而减少,但是时间增加到一定值,含氢量变化不明显;除气后熔体含氢量随着静置时间增加而增加,但是含氢量增加较少并维持低含量;含氢量随熔体温度升高而显着增加。优化后的工艺为:转子转速300r/min,除气时间14min,静置时间7min,除气温度750℃。研究了螺旋电磁搅拌技术对7075铝合金凝固的影响,并与普通电磁搅拌和普通铸造方法比较,结果表明:施加螺旋电磁搅拌的铸件微观组织细小均匀,晶粒尺寸为76μm,主要由等轴晶组成,成分偏析小。施加普通电磁搅拌和未施加电磁搅拌的铸件微观组织粗大不均匀,晶粒尺寸为97μm和118μm,树枝状晶多,未施加电磁搅拌的铸件成分偏析更严重。采用了Magmasoft软件对7075铝合金汽车连杆铸件的充型和凝固过程进行模拟优化,结果表明:模拟仿真技术能够很好地反映7075合金充型和凝固过程并且预测缺陷的形成;在不同压铸参数条件下分析比较铸件,选择了浇注温度640℃、压射速度3m/s、模具温度150℃时可以获得成型完好的铸件。将7075铝合金螺旋电磁搅拌制浆与压铸成型的工艺对接,用模拟优化的参数开展了7075铝合金连杆件流变压铸实验研究,并与普通压铸工艺试验进行了对比。研究结果表明:流变压铸件显微组织细小均匀,平均晶粒尺寸为34μm;普通压铸件显微组织粗大不均匀,平均晶粒尺寸为59μm;与普通压铸件相比,流变压铸件合金元素(Zn、Mg、Cu)的成分偏析小,布氏硬度提高19HB。7075铝合金流变压铸件的抗拉强度为507MPa;屈服强度为464MPa;延伸率为4.5%。7075铝合金普通压铸件抗拉强度为444MPa,屈服强度为420MPa,延伸率为2.5%
参考文献：
[1]. 电磁场作用下液体金属液面运动及控制规律的研究[D]. 张斌. 大连理工大学. 2002
[2]. 低频电磁半连续铸造铝合金工艺及理论研究[D]. 张勤. 东北大学. 2002
[3]. 圆锭电磁铸造电磁力数值计算及金属电磁成型性研究[D]. 王辉. 大连理工大学. 2004
[4]. 新型连铸电磁制动结晶器内磁场与流场的数值模拟[D]. 王浩. 东北大学. 2008
[5]. Cu基形状记忆合金单晶制备技术及DSCC过程闭环模糊控制的研究[D]. 徐华苹. 上海大学. 2009
[6]. 铝合金差相电磁水平连续铸造工艺及理论研究[D]. 朱庆丰. 东北大学. 2008
[7]. 环缝式电磁搅拌制备7A04铝合金半固态浆料及压铸成形研究[D]. 罗庆来. 西南交通大学. 2016
[8]. 超声振动系统性能分析及铝合金超声铸造试验研究[D]. 蒋日鹏. 中南大学. 2007
[9]. 7075铝合金螺旋电磁搅拌流变压铸工艺研究[D]. 房元明. 北京有色金属研究总院. 2016