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本课题是国家重大基础研究计划(973)项目“外场作用下的铝合金凝固”研究的部分内容。主要研究在4045铝硅合金的半连续铸造中施加低频电磁场,4045铝硅合金微观组织的变化规律,并在此基础上,制定4045铝硅合金电磁调质的新工艺。通过本文的研究,我们取得了如下的研究结果:
1.低频电磁场可有效细化4045合金的微观组织。初晶α-Al形貌发生了改变,由长条状和板条状变为球状、点状,晶粒端部圆滑,同时二次枝晶臂大大减少,初晶α-Al的晶粒平均尺寸减小到50μm以下;共晶Si明显细化,呈现点状或球状的Si质点;初晶区与共晶区整体表现为均匀分布的组织。同时,对已化学变质的4045合金的微观组织细化有一定的作用。
2.适当地降低电磁场频率和增加电磁场强度,有利于提高Si元素在初晶α-Al的晶内含量、提高铸态力学性能、改善铸锭表面质量。
3.在本研究范围内,低频电磁铸造4045铝硅合金Φ100mm铸锭的最佳工艺为:频率25Hz,电流150A,浇注温度720℃,铸造速度120mm/min,冷却水强度0.05m3/min。在此工艺条件下,铸锭的铸态组织细小均匀,呈细小的蔷薇形、近球形或球形,平均晶粒尺寸为20~50μm,共晶Si细小、弥散,合金硬度在60HV以上,拉伸强度极限为200MPa~230MPa,延伸率为9%~12%。