鎂合金軟接觸電磁連鑄研究與工業(yè)化試驗(yàn).pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，對(duì)高性能金屬及合金的需求更加迫切。鎂合金在物理和機(jī)械等方面所具有的獨(dú)特性能，使其在航空、航天、汽車、計(jì)算機(jī)、電子、通訊和家電等行業(yè)等領(lǐng)域都非常具有吸引力，日趨成為冶金和材料界的研究、開發(fā)的熱點(diǎn)。但鎂合金的密排六方的晶體結(jié)構(gòu)決定了其塑性變形能力較差，在鑄造、擠壓等熱加工過程中易開裂，形成缺陷或?qū)е聫U品。如何提高鎂合金的成型和塑性加工性能，是鎂合金及其制備技術(shù)急需解決的關(guān)鍵問題之一。 電磁連續(xù)鑄造是電磁

2、流體力學(xué)與冶金工程相結(jié)合的先進(jìn)材料加工技術(shù)，具有鑄錠表面光滑、力學(xué)性能好及生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。本文針對(duì)軟接觸電磁連鑄AZ31鎂合金圓錠的成型工藝和材料性能與維恩克(臨沂)材料技術(shù)有限公司進(jìn)行了工業(yè)性實(shí)驗(yàn)研究。文中在對(duì)鎂合金電磁連鑄的工業(yè)實(shí)驗(yàn)、檢測、缺陷分析的基礎(chǔ)上，確定了Φ162mm的AZ31鎂合金鑄坯在軟接觸電磁連鑄中較合適的工藝參數(shù)：澆注溫度720℃，冷卻水壓0.35MPa，鑄錠拉坯速度為9cm/min，電磁場頻率2.5kHz，電源表

3、觀直流電流40A-50A，結(jié)晶器中鎂液液面控制在感應(yīng)線圈上沿處。試驗(yàn)中用二氧化碳和六氟化硫混合氣體保護(hù)液面，防止氧化。 本文通過與普通連續(xù)鑄造的鑄錠進(jìn)行對(duì)比，對(duì)電磁鑄造鎂合金圓錠的顯微組織、力學(xué)性能和抗腐蝕性能進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：電磁連鑄中，電磁力將液面向上推起，形成凸起的彎月面，從而減小鎂液與結(jié)晶器內(nèi)壁的接觸面積，降低了鑄坯表層的散熱熱流強(qiáng)度和溫度梯度，使鎂合金連續(xù)鑄造的初期凝固過程得以改善，表現(xiàn)為鑄坯表層柱狀晶區(qū)域的厚度大

4、幅度減小，等軸晶區(qū)面積擴(kuò)大。同時(shí)，電磁力降低了鎂液與結(jié)晶器內(nèi)壁的接觸壓力，從而降低了拉坯時(shí)初凝殼與結(jié)晶器的摩擦力，可望改善鑄錠表面質(zhì)量。再者，電磁連鑄所附帶的電磁攪拌效應(yīng)使鎂合金的內(nèi)部組織致密、均勻，機(jī)械性能(特別是延伸率所代表的塑性性能)大大提高。在本文試驗(yàn)中，當(dāng)電源表觀直流電流在40-50A時(shí)，所得的電磁連鑄鎂合金鑄坯組織最為細(xì)小、均勻，橫斷面上的樹枝晶破碎，達(dá)到近全等軸晶組織。同時(shí)，其機(jī)械性能試驗(yàn)的結(jié)果則顯示，電磁連鑄坯的力學(xué)性能

5、(尤其是塑性變形能力)顯著提高，常溫下的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和伸長率較普通連鑄時(shí)分別提高17％，50％和81％。再者，由掃描電鏡得到的試樣斷口形貌分析顯示，其斷裂形式由普通連鑄坯的平面型轉(zhuǎn)變?yōu)轫g窩型，出現(xiàn)了韌性斷裂的特征。另外，對(duì)鑄坯中溶質(zhì)元素的化學(xué)分析結(jié)果也得出電磁連鑄坯的成分偏析現(xiàn)象明顯改善的結(jié)論。以Zn、Mn元素為例，其平均偏析度分別比普通連鑄下降73％和67％。最后，在電磁連鑄鎂坯錠的抗腐蝕性能方面，鹽霧腐蝕試驗(yàn)的結(jié)果表明，其腐蝕