5052铝合金铸轧工艺及组织研究

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5052铝合金是5XXX系铝合金中使用最广泛的产品之一,它具有中高强度、良好的抗疲劳性能和焊接性能、耐海洋大气腐蚀性好以及优良的低温稳定性等优点,广泛应用于飞机、车辆、船舶、仪表、集装箱等产品中。但是传统的生产工艺过程复杂、生产效率低、成材率低,严重制约了5052铝合金板带的开发和生产。本文研究的双辊铸轧技术是当今铝合金行业主要研究的课题之一,该技术具有短流程、低能耗及节省投资等优点。本文以5052铝合金为研究对象,首先通过数值模拟和实验研究,对5052铝合金的铸轧工艺进行了深入的研究,制备出了合格的5052铝合金板材。在此基础上,研究5052铝合金的铸轧组织,以及电磁场对铸轧组织的影响规律,并得到以下结论:(1)运用有限元分析软件ANSYS模拟计算了5052铝合金铸轧过程温度场和流场,并研究了不同铸轧速度对铸轧区温度场和流场的影响。模拟结果表明,随着铸轧速度的提高,铸带表面及轧制出口端的温度显著升高,两相区宽度不断减小,变形区明显变短。(2)依据模拟结果对5052铝合金铸轧工艺进行了实验研究,研究发现当浇注温度为690℃时,铸轧速度在1300-1350mm/min时容易出现轧卡,而当铸轧速度为1400-1500mm/min时铸轧板材表面经常出现由于铝合金熔体未能完全凝固引起的铸态白斑和挂浆现象,严重时出现“跑汤”甚至无法正常立板;只有当铸轧速度在1350-1400mm/min附近才能制备出合格的5052铝合金板带。(3)5052铝合金的常规铸轧板组织具有铸造组织特性,常规铸轧组织具有强烈的定向结晶的特点,晶体成长方向性强,枝晶较多。边部组织比中部组织晶粒均匀细小。(4)与常规铸轧比较,在5052铝合金铸轧过程中施加静磁场对铸轧板组织有一定的细化作用,在铸轧过程中同时施加静磁场和交流电流,组织细化明显,晶粒趋向圆整,等轴化效果好。(5)通过静磁场铸轧和电磁振荡铸轧板材组织的比较,电磁振荡铸轧的组织细化效果最优。
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