低压交流电脉冲下Al-7%Si合金晶粒细化机理研究

采用不同凝固阶段施加低压交流电脉冲以及在模具中嵌入不同直径金属网限制熔体对流的方法,研究了低压交流电脉冲细化Al-7%Si合金宏观凝固组织的机理。结果表明,低压交流电脉冲处理620℃以上的过热熔体以及在a-Al初生相生长后半阶段施加电脉冲均不会细化合金晶粒,晶粒细化主要发生在a-Al初生相形核阶段和生长前半阶段。金属网内外晶粒均得到了细化,但网外晶粒更细小,且网内微观组织为发达的树枝晶,网外为蔷薇状组织。低压交流电脉冲孕育效应及Joule热效应不会对Al-7%Si合金晶粒细化产生明显影响,合金晶粒细化主要是电磁力诱导的熔体流动引起晶核增殖和脉冲电流作用下形核动力学改变而引起形核率增加协同作用的结果。

交流电脉冲调控Al-7%Si合金中α-Al相形态演化机制

研究了低压交流电脉冲下Al-7%Si合金初生α-Al相的微观组织演化规律,数值模拟了合金熔体中的电流及电磁力分布,结合模型中嵌入金属网的方法,对电脉冲调控微观组织的机理进行了分析。结果表明,无论砂型还是金属网内、外,α-Al树枝晶随着脉冲电流密度的增大而更细化,然而部分组织形貌由树枝状向蔷薇状的转变与脉冲电流密度和位置都有关。相同的电脉冲下,当脉冲电流密度足够大时,砂型中与金属网内、外的α-Al相组织形貌存在显著差异。分析认为,初生α-Al相组织的变化主要是由脉冲电磁力驱动的熔体对流作用引起的;此外通过计算熔体流动状态雷诺数,预测了不同密度电脉冲作用下Al-7%Si合金中初生α-Al相的形貌。