在立式線型電磁攪拌器的作用下凝固制備TiB₂顆粒增強(qiáng)鋼,研究了電磁攪拌對(duì)組織中的顆粒形態(tài)和尺寸分布,以及對(duì)材料的Vickers硬度分布和拉伸力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,電磁攪拌有效地細(xì)化了顆粒增強(qiáng)鋼中的初生TiB₂顆粒尺寸,顆粒平均尺寸隨勵(lì)磁電流的上升而逐步減小。較高的勵(lì)磁電流下顆粒的分布更均勻彌散,且去除了顆粒周圍的裂縫缺陷。電磁攪拌降低了TiB₂顆粒增強(qiáng)鋼的宏觀偏析,減小了鑄錠中不同高度組織的硬度差。較大的勵(lì)磁電流有助于提高材料的平均硬度,在350 A勵(lì)磁電流下硬度達(dá)到275 HV。電磁攪拌可提高TiB₂顆粒增強(qiáng)鋼的抗拉強(qiáng)度和斷裂應(yīng)變,勵(lì)磁電流為350 A時(shí),抗拉強(qiáng)度達(dá)到520.2 MPa,斷裂應(yīng)變約為8.5%。顆粒細(xì)化的主要原因是受到電磁攪拌下的熔體流動(dòng)沖擊和電磁力的作用。理論分析了顆粒所受電磁力的影響因素,電磁力隨磁場(chǎng)強(qiáng)度升高而增大,隨熔體溫度的上升而減小,隨顆粒尺寸的增加而增大。 

【文章來源】：金屬學(xué)報(bào). 2020,56(09)北大核心EISCICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

有無電磁攪拌作用下TiB2顆粒增強(qiáng)鋼的XRD譜

鑄錠沿縱向剖開，在不同高度進(jìn)行線切割取樣，以縱剖面一側(cè)為觀察面，預(yù)磨后在10%HClO4(體積分?jǐn)?shù))水溶液中進(jìn)行電化學(xué)拋光。采用Ultra Plus場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FESEM)觀察試樣凝固微觀組織，同時(shí)采用電鏡內(nèi)置能譜儀(EDS)對(duì)組織中的相成分進(jìn)行分析，對(duì)Ti B2顆粒進(jìn)行尺寸統(tǒng)計(jì)。鑄錠制成標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣(ISO 6892-1:2011[30])，采用AG-X 100 kN萬能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行拉伸性能測(cè)試。采用THVP-50型Vickers硬度計(jì)進(jìn)行硬度測(cè)試，載荷100 N，保持時(shí)間15 s。采用PANalytical X"Pert pro型X射線衍射分析儀(XRD)進(jìn)行相結(jié)構(gòu)分析。2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖2 有無電磁攪拌作用下TiB2顆粒增強(qiáng)鋼的XRD譜電磁攪拌可以顯著細(xì)化組織中的TiB2顆粒，且隨著電流強(qiáng)度由100 A增至350 A，顆粒尺寸逐步減小(圖3b～d)。即使相距較近的顆粒也可體現(xiàn)出明顯的尺寸差距，破碎后的顆粒尺寸大幅減小(圖4c)。在施加攪拌作用后，只有少數(shù)尺寸較大的TiB2顆粒具有六邊形或四邊形的幾何形狀(圖4c和d)，保持規(guī)則幾何形狀的大顆粒是尚未被液流或顆粒間撞擊而破壞的初生顆粒，此種顆粒的數(shù)量隨著勵(lì)磁電流的上升而逐漸減少。被擊碎后的小尺寸顆粒失去了規(guī)則的棱角和棱邊，呈不規(guī)則形狀(圖4c和d)。雖然施加磁場(chǎng)后顆粒仍會(huì)發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，但隨著組織的細(xì)化，顆粒群之間的間隙也逐漸減小，較高的電流強(qiáng)度磁場(chǎng)下，顆粒的分布更加彌散和均勻。較低的100 A電流磁場(chǎng)下，顆粒周圍仍有裂紋(圖4b)，但在較高電流強(qiáng)度下，隨著顆粒的尺寸減小，顆粒周圍的裂縫缺陷也得到去除(圖4c)。在施加350 A電流磁場(chǎng)的試樣中，發(fā)現(xiàn)顆粒在一些位置形成環(huán)狀(圖3d和4d)，環(huán)直徑約為100～400μm,TiB2顆粒在環(huán)狀外圍分布，環(huán)內(nèi)是圓形的空白區(qū)。分析認(rèn)為這是立式電磁攪拌在熔體中形成的局部環(huán)狀對(duì)流，顆粒在環(huán)流中組成圓形隊(duì)列，在鑄錠縱剖面上表現(xiàn)為環(huán)形。與同試樣其它區(qū)域的顆粒相比，環(huán)狀區(qū)附近的TiB2顆粒尺寸顯得更小(圖3d)，并且環(huán)狀區(qū)附近還出現(xiàn)數(shù)量較多的極細(xì)小顆粒(圖4d)，尺寸小于5μm，表明環(huán)流可促進(jìn)顆粒的破碎和細(xì)化。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Analysis of cracking phenomena in continuous casting of 1Cr13 stainless steel billets with final electromagnetic stirring[J]. Yu Xu,Rong-jun Xu,Zheng-jie Fan,Cheng-bin Li,An-yuan Deng,En-gang Wang.  International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2016(05)



本文編號(hào)：3618977