局部加载行波磁场对ZL205A合金凝固缺陷及性能的影响

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:rgypf1988
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ZL205A合金结晶温度范围宽达89°C,以糊状方式凝固,在凝固过程中极易产生缩孔、缩松缺陷,即使采用冒口也很难将其消除。因此如何改善或消除这种铸造收缩缺陷对于提高ZL205A合金的性能至关重要。行波磁场致密化技术利用行波磁场在金属熔体内部产生的电磁压力以及强制对流搅拌使凝固组织更加致密,很好地解决了ZL205A合金不易补缩的难题。本文选取ZL205A合金作为实验材料,根据行波磁场激发原理,设计了行波磁场感应器,研究了行波磁场作用方向对凝固补缩效果的影响以及确定强度和方向的行波磁场对不同壁厚铸件的凝固补缩能力。对行波磁场电磁致密化技术进行了较为深入地探讨。为了研究行波磁场作用方向的影响,采用两套完全相同的行波磁场工装通过改变接线方式使行波磁场作用方向分别与重力方向相同和相反,在两种条件下对铸件的凝固收缩缺陷进行分析,发现行波磁场作用方向与重力方向同向时,金属熔体沿行波磁场作用方向受到更大的挤压力,一方面增大了金属熔体凝固过程中穿透枝晶搭接形成的骨架的能力,另一方面行波磁场在金属熔体中产生的强制对流搅拌效应有破碎枝晶的作用,进一步降低金属液凝固过程中的补缩阻力,进而会产生更好的补缩效果。反之,重力受到电磁力一定程度的抵消,补缩效果大大下降。本文进而研究了强度确定、方向向下的行波磁场对壁厚分别为7mm,20mm,30mm的铸件的凝固补缩能力。在三种条件下,对铸件的显微组织和力学性能进行分析对比,发现施加方向向下的行波磁场可以对铸件的凝固收缩缺陷进行明显的改善,而且这种改善作用对铸件壁厚是有一定限度的。本实验中使用的行波磁场可以完全消除壁厚在20mm以下的铸件中的凝固收缩缺陷,对于壁厚在20mm以上的铸件而言,行波磁场对凝固收缩缺陷存在较大的改善作用,但是不能够将其完全消除。同时发现,在行波磁场作用下,α(Al)相中Cu的溶解度增大,导致晶间θ(Al2Cu)相减少,利用行波磁场对这一现象进行合理地控制,有利于提高铸件热处理后的力学性能。行波磁场在改善铸件凝固收缩缺陷提高组织致密度的基础上,还会细化Al3Ti、Al7V、Al3Zr等强化相的尺寸。经行波磁场补缩的铸件,断口处缩松程度减弱,抗拉强度和延伸率均得到很大程度的提高。
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