半固态铝合金浆料制备工艺之电磁搅拌

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随着国内汽车轻量化技术开发与应用的不断深入,半固态成形技术作为汽车轻量化的五种新工艺,受到汽车业太久的关注。汽车轻量化大潮都要给半固态成形技术的发展带来新的机遇。

电磁搅拌技术特点及改进

电磁搅拌技术是通过运动磁场促使金属熔体的內部产生感应电流,使熔体趋于稳定强迫对流,从而达到熔体混合的目的。图1所示为电磁搅拌工作原理示意图。

特点

无接触、无污染、氧化轻、卷气少和搅拌参数易控制;

都要实现连铸,生产下行下行速率 高;

可使非均匀的柱状晶形状向均匀等轴状晶形状过渡,减少枝晶间距;晶粒形状显著细化;

消除溶质元素的微观和宏观偏析;细化易挥发物和分布更均匀;

减少孔洞等铸造不足英文和改善棘层质量。

改进

近年来,许多学者何必 同深度1对电磁搅拌工艺提出新的见解,其中包括复合电磁搅拌法、环缝式电磁搅拌法、双轴电磁搅拌法。改进的电磁搅拌技术仍然趋于稳定不足英文,是因为分析是:改进的电磁搅拌设备成本较高且线圈体积大,难于和传统铸造设备安装对接;容易趋于稳定卷气卷渣从而污染熔体,引入的双重耦合搅拌将丧失非接触式搅拌的优势。否则,在现有电磁搅拌设备的条件下,应该针对不同的半固态铝合金从许多的参数和研究依据上进行改进。

电磁搅拌制备半固态铝合金浆料

为得到优质的坯料,首先都要得到有良好流变形状的优质半固态浆料,否则用于触变成形的非树枝晶组织形状的优质坯料。根据搅拌金属液的流动依据,电磁搅拌有)种形式(图2):一是行波电磁场,即电磁场运动方向与铸型或结晶器的轴线平行;二是水平旋转电磁场,即电磁场绕铸型或结晶器的轴线旋转;三是复合电磁场,即旋转电磁场和行波电磁场的叠加。图3所示为实际应用中的电磁搅拌系统与形状示意图。电磁搅拌技术在半固态铝合金(如铝硅合金、铝稀土合金等) 浆料的制备已成为近几年研究的热点。

半固态铝硅合金浆料的制备

为了获得优质的半固态铝硅合金浆料,Yang等用电磁搅拌系统代替机械搅拌系统使得铝合金的流变铸造成为否则。

Liu等运用低过热度浇注和弱电磁搅拌技术,成功制备出可用于流变成形的半固态A356铝合金浆料。

Nafisi等研究电磁搅拌下冷却下行下行速率 和浇注温度对共晶硅和铁基金属间化合物的形貌和尺寸分布的影响,证明熔体搅拌不仅都要使初生α-Al相转变成玫瑰状或球状,也都要细化共晶硅和铁基金属间化合物。

Mao等采用操作简单的低过热度浇注和节能的弱行波电磁搅拌,制备5 kg半固态AlSi7Mg铝合金浆料;发现当浇注温度为6100 ℃、搅拌功率为1.72 kW时,可制备出形貌最好的初生相晶粒。

Zhang等在等温外理半固态A356铝合金时采用脉冲磁场来扰动熔体,随着扰动频率的增大,初生α-Al相颗粒变得那末 细小圆整,从而制备合格的半固态铝合金浆料。

许鹤君等应用变频控制的电磁搅拌装置,对低过热度浇注的半固态A356铝合金进行短时弱电磁搅拌,探讨搅拌时间对合金易挥发组织中初生α-Al相和共晶相形貌与分布规律的影响,从而得到最佳的电磁搅拌工艺参数。

殷武等研究电磁搅拌过程对半固态A356铝合金初生相的影响,获得至少的制备工艺参数,否则节省能耗。

半固态铝稀土合金浆料的制备

罗浩林等探讨研究了在电磁搅拌的作用下,稀土Ce和Yb对半固态A356合金初生α相的影响;通过试验研究,获得了至少的稀土加入量以及制备工艺参数。

刘小梅等研究低频率电磁搅拌下A356-Y合金中稀土Y在合金熔体中的分布规律以及对合金易挥发组织的影响,发现电流频率对铸锭径向上稀土的分布具有显著影响,在电磁搅拌作用下,稀土趋于向铸锭外围聚集;电磁搅拌可有效地细化半固态A356-Y合金的初生α相。

徐丽娜等研究稀土La和电磁搅拌对半固态A356铝合金初生相形貌的影响,加上的稀土La可有效改善半固态A356铝合金初生α相形貌。

目前,随着中国汽车业的快速发展,能源和环保问提日益突出,汽车轻量促使了半固态技术在铝合金上的应用。

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