鋁合金由于其低成本、高性能以及易于生產(chǎn)等特點,一直以來都在工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。半連續(xù)鑄造方法在生產(chǎn)高強鋁合金鑄錠方面具有重要地位。對于普通半連鑄方法制備的高強鋁合金鑄錠往往存在著組織粗大、成分不均勻和熱裂等缺陷,為改善鑄錠產(chǎn)品質(zhì)量,常常在半連鑄過程中對熔體施加外場處理。環(huán)縫式電磁攪拌方法常用于制備高強鋁合金鑄錠。在實際生產(chǎn)中,常常采用空心鑄錠來代替實心鑄錠來通過一系列工藝流程加工成為大型環(huán)件,以提高環(huán)件的質(zhì)量、節(jié)約加工成本。本文通過對比普通半連鑄與電磁攪拌半連鑄方法,建立普通半連鑄與電磁攪拌半連鑄2A14鋁合金Φ730/Φ340mm大規(guī)格空心鑄錠制備過程數(shù)學(xué)模型,通過數(shù)值模擬方法模擬半連鑄過程中熔體內(nèi)電磁場、溫度場、液穴形貌與流場等宏觀物理場,結(jié)果表明施加電磁攪拌處理后熔體內(nèi)的感應(yīng)磁場集中分布在鑄錠外表面,并由鑄錠外表面向內(nèi)壁沿半徑方向呈斷崖式降低。熔體中產(chǎn)生的洛倫茲力在熔體中產(chǎn)生強制對流,施加電磁攪拌處理使整體溫度場的均勻性有很大提升,同時也明顯降低液穴深度。通過對普通半連鑄與電磁攪拌半連鑄鑄錠的微觀組織觀察與成分分析,發(fā)現(xiàn)電磁攪拌處理后晶粒組織細化效果顯著,平均晶粒尺寸由115μm減... 

【文章來源】：北京有色金屬研究總院北京市

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１半連續(xù)鑄造示意圖??為避免上述提及的不良影響，一些模具技術(shù)如低頭鑄造、熱頂鑄造、模具表面潤??滑、電磁攪拌技術(shù)等應(yīng)運而生，意在控制模具部分的冷卻方式

?１研究背景???ｆｆｉＥｄｆｅ?ｒｆＴｒｘ？??＊力士?？？?＠?ｎ＊＾？??圖１．２電磁鑄造原理不意圖??１．１．３半連鑄凝固過程??工藝參數(shù)會直接決定半連鑄工藝的換熱條件，因此在鑄坯的不同區(qū)域的溫度分布??也會有所區(qū)別。合金成分與工藝參數(shù)會同時決定鑄坯從液相到固相的轉(zhuǎn)變區(qū)域的大小??和位置。圖１．３所示，凝固過程中的鑄坯被分為一些特定的區(qū)域，可分為液相區(qū)（１）、??過渡區(qū)（２），其中過渡區(qū)是由液相與固相等溫線之間的區(qū)域，還可以被細分為漿狀區(qū)??（Ｓｌｕｒｒｙｒｅｇｉｏｎ），也就是自由枝晶可流動區(qū)，與糊狀區(qū)（Ｒｉｇｉｄｍｕｓｈｙｚｏｎｅ），也被稱為固??相不可流動區(qū)（３），它們之間的邊界為固相分數(shù)的等值線，一般可以認為固相率為０．３??時，如圖１．３（ａ）所示，它們整體則被稱為液穴。臨界固相率通常指固相枝晶生長到相??互接觸搭接的溫度和時刻，形成了一個宏觀凝固的組織結(jié)構(gòu)的時刻，如圖１．３（ｂ）所示。??本文中所提及的固相不可流動區(qū)皆為臨界固相率所對應(yīng)的等值線以下的部分，液相線??與等值線之間的部分為自由枝晶可流動區(qū)（Ｓｌｕｒｒｙｒｅｇｉｏｎ）。對于連鑄商用鍛造鋁合金來??說，發(fā)生這種轉(zhuǎn)變的臨界固相率大約在０．２－０．３３之間。大多數(shù)情況下，等值線就代表??了凝固前沿。圖１．３（ｂ）所示的過渡區(qū)的不同區(qū)域位置發(fā)生的宏觀偏析由不同的機制驅(qū)??動。??ｂ??ａ???ｙｊｙ?—?ｌ?ｌ?Ｉ??Ｖ＼?ＴｆＭｒｍｏ－Ｍｌｔｉｌａｌ??ｅ?＾?ｆｆｃ?ｃｏｎｗ？ｅｔｔｏｎ??ＳｏＭｄｕｉ?ｔｖ?１３??Ｅｕｔｅｃｔｉｃｓ??圖１．３半連續(xù)鑄造過程液穴示意圖，（ａ）液穴組成示意圖；（ｂ）液穴內(nèi)的枝晶搭接

?１研究背景???ｆｆｉＥｄｆｅ?ｒｆＴｒｘ？??＊力士?？？?＠?ｎ＊＾？??圖１．２電磁鑄造原理不意圖??１．１．３半連鑄凝固過程??工藝參數(shù)會直接決定半連鑄工藝的換熱條件，因此在鑄坯的不同區(qū)域的溫度分布??也會有所區(qū)別。合金成分與工藝參數(shù)會同時決定鑄坯從液相到固相的轉(zhuǎn)變區(qū)域的大小??和位置。圖１．３所示，凝固過程中的鑄坯被分為一些特定的區(qū)域，可分為液相區(qū)（１）、??過渡區(qū)（２），其中過渡區(qū)是由液相與固相等溫線之間的區(qū)域，還可以被細分為漿狀區(qū)??（Ｓｌｕｒｒｙｒｅｇｉｏｎ），也就是自由枝晶可流動區(qū)，與糊狀區(qū)（Ｒｉｇｉｄｍｕｓｈｙｚｏｎｅ），也被稱為固??相不可流動區(qū)（３），它們之間的邊界為固相分數(shù)的等值線，一般可以認為固相率為０．３??時，如圖１．３（ａ）所示，它們整體則被稱為液穴。臨界固相率通常指固相枝晶生長到相??互接觸搭接的溫度和時刻，形成了一個宏觀凝固的組織結(jié)構(gòu)的時刻，如圖１．３（ｂ）所示。??本文中所提及的固相不可流動區(qū)皆為臨界固相率所對應(yīng)的等值線以下的部分，液相線??與等值線之間的部分為自由枝晶可流動區(qū)（Ｓｌｕｒｒｙｒｅｇｉｏｎ）。對于連鑄商用鍛造鋁合金來??說，發(fā)生這種轉(zhuǎn)變的臨界固相率大約在０．２－０．３３之間。大多數(shù)情況下，等值線就代表??了凝固前沿。圖１．３（ｂ）所示的過渡區(qū)的不同區(qū)域位置發(fā)生的宏觀偏析由不同的機制驅(qū)??動。??ｂ??ａ???ｙｊｙ?—?ｌ?ｌ?Ｉ??Ｖ＼?ＴｆＭｒｍｏ－Ｍｌｔｉｌａｌ??ｅ?＾?ｆｆｃ?ｃｏｎｗ？ｅｔｔｏｎ??ＳｏＭｄｕｉ?ｔｖ?１３??Ｅｕｔｅｃｔｉｃｓ??圖１．３半連續(xù)鑄造過程液穴示意圖，（ａ）液穴組成示意圖；（ｂ）液穴內(nèi)的枝晶搭接

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3500093