【摘要】：數(shù)值模擬了鎂合金鑄軋凝固中傳熱與流動(dòng)過(guò)程,分析了鑄軋速度對(duì)鑄坯凝固溫度場(chǎng)、流場(chǎng)的影響。制備了鎂合金鑄軋板坯,采用金相顯微鏡、掃描電鏡等分析了板坯組織、形貌及成分分布特征。根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果與鑄坯組織特征,分析了鑄軋板坯中心線(xiàn)偏析形成過(guò)程。結(jié)果表明,鎂合金鑄軋速度顯著影響鑄軋區(qū)熔體的傳熱與流動(dòng)過(guò)程,并決定鑄坯全凝固點(diǎn)位置;鑄軋區(qū)中熔體沿垂直軋輥面間存在強(qiáng)烈的熱交換,鑄坯沿傳熱反方向形成發(fā)達(dá)的柱狀晶,溶質(zhì)元素在凝固前沿固液界面處發(fā)生溶質(zhì)再分配,Al、Zn元素在上下凝殼焊合位置富集,形成中心線(xiàn)偏析。
【圖文】：

低至１．８ｍ／ｍｉｎ時(shí)，鑄坯縱截面中心偏析區(qū)域明顯減少，僅在局部區(qū)域有深灰色不連續(xù)的宏觀偏析出現(xiàn)；此外，晶粒生長(zhǎng)方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，不再?lài)?yán)格垂直于軋輥表面方向，見(jiàn)圖５。分析認(rèn)為，當(dāng)鑄軋速度降低時(shí)，鑄坯凝固前沿位置朝鑄嘴供液端移動(dòng)，中心區(qū)域板坯承受一定軋制力情況下凝固，導(dǎo)致晶粒生長(zhǎng)方向發(fā)生偏移。隨著鑄軋速度進(jìn)一步降低至１．５ｍ／ｍｉｎ后，鑄坯縱截面中心線(xiàn)偏析完全消失，中心區(qū)域晶粒生長(zhǎng)方向從垂直軋輥表面方向發(fā)展到近似平行于軋輥表面方向。（ａ）低倍組織（ｂ）高倍組織圖４鑄軋速度為２．１ｍ／ｍｉｎ時(shí)板坯縱截面組織圖５鑄軋速度為１．８ｍ／ｍｉｎ時(shí)板坯縱截面中心區(qū)域組織圖６鑄軋速度為１．５ｍ／ｍｉｎ時(shí)板坯縱截面中心區(qū)域組織采用掃描電鏡，進(jìn)一步分析圖４中板坯中心線(xiàn)偏析微區(qū)成分，結(jié)果見(jiàn)圖７。從圖７ｂ可知，在中心線(xiàn)偏析區(qū)域內(nèi)，Ａｌ元素平均含量達(dá)到１５．３９％，Ｚｎ元素平均含量達(dá)到２７．５９％，分別為基體中相應(yīng)元素成分含量的４．９６倍和２５倍，微區(qū)成分結(jié)果中并未檢測(cè)到Ｍｎ元素。查閱相圖手冊(cè)，近似估算鎂合金體系中溶質(zhì)Ａｌ、Ｚｎ元素（ａ）ＳＥＭ（ｂ）能譜分析圖７鎂合金鑄坯中心線(xiàn)偏析能譜分析結(jié)果的平衡凝固溶質(zhì)分配系數(shù)，分別為０．３９３和０．１７３，而溶質(zhì)Ｍｎ元素的平衡凝固分配系數(shù)為１．１［１２］。根據(jù)凝固界面溶質(zhì)分配規(guī)律，Ａｌ、Ｚｎ元素在凝固前沿液相中富集而發(fā)生正偏析，元素含量遠(yuǎn)高于基體；Ｍｎ元素平衡凝固溶質(zhì)分配系數(shù)略大于１，在凝固前沿液相中發(fā)生貧化而產(chǎn)生負(fù)偏析。另外，Ｍｎ元素在基體中平均含量

．８ｍ／ｍｉｎ時(shí)板坯縱截面中心區(qū)域組織圖６鑄軋速度為１．５ｍ／ｍｉｎ時(shí)板坯縱截面中心區(qū)域組織采用掃描電鏡，進(jìn)一步分析圖４中板坯中心線(xiàn)偏析微區(qū)成分，結(jié)果見(jiàn)圖７。從圖７ｂ可知，在中心線(xiàn)偏析區(qū)域內(nèi)，Ａｌ元素平均含量達(dá)到１５．３９％，Ｚｎ元素平均含量達(dá)到２７．５９％，分別為基體中相應(yīng)元素成分含量的４．９６倍和２５倍，微區(qū)成分結(jié)果中并未檢測(cè)到Ｍｎ元素。查閱相圖手冊(cè)，近似估算鎂合金體系中溶質(zhì)Ａｌ、Ｚｎ元素（ａ）ＳＥＭ（ｂ）能譜分析圖７鎂合金鑄坯中心線(xiàn)偏析能譜分析結(jié)果的平衡凝固溶質(zhì)分配系數(shù)，分別為０．３９３和０．１７３，而溶質(zhì)Ｍｎ元素的平衡凝固分配系數(shù)為１．１［１２］。根據(jù)凝固界面溶質(zhì)分配規(guī)律，Ａｌ、Ｚｎ元素在凝固前沿液相中富集而發(fā)生正偏析，元素含量遠(yuǎn)高于基體；Ｍｎ元素平衡凝固溶質(zhì)分配系數(shù)略大于１，在凝固前沿液相中發(fā)生貧化而產(chǎn)生負(fù)偏析。另外，Ｍｎ元素在基體中平均含量相對(duì)較低，最終導(dǎo)致中心線(xiàn)偏析區(qū)域內(nèi)未檢測(cè)到Ｍｎ元素。５結(jié)論（１）鎂合金鑄軋凝固過(guò)程中，凝殼沿垂直軋輥表面方向逐層生長(zhǎng)，當(dāng)鑄軋速度較高時(shí)，鎂合金鑄坯縱截面上下部分由發(fā)達(dá)柱狀晶組成，中心區(qū)域極易出現(xiàn)連續(xù)的偏析帶。（２）鑄軋速度顯著影響鑄軋區(qū)全凝固點(diǎn)位置，并改變鎂合金鑄坯凝固組織生長(zhǎng)過(guò)程。當(dāng)鑄軋速度降低時(shí)，鑄坯全凝固點(diǎn)位置向供液端方向移動(dòng)，鑄軋板坯縱截面中心線(xiàn)偏析帶逐漸減少甚至消失，上下部分晶粒生長(zhǎng)方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)。（３）鎂合金鑄軋板坯縱截面中心線(xiàn)偏析帶主要由富含溶質(zhì)Ａｌ、Ｚｎ元素的金屬間化合物組成，偏析區(qū)域顯微組織為細(xì)小等軸晶，與周

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