交替变向电磁场对Al-5%Cu合金缩孔和缩松的影响

利用自行研制的交替变向电磁场凝固装置,采用对比实验方法研究了交替变向电磁场对Al5%Cu合金晶粒度、集中缩孔、分散缩孔和缩松以及致密度的影响规律及机理。结果表明:交变电磁场对Al5%Cu合金晶粒形貌和晶粒尺寸产生明显的影响;随着磁场强度的增加,合金晶粒形貌由粗大的柱状晶转变为细小的等轴晶,晶粒尺寸由30.2mm降低到0.2mm;在0.2T强场下试样集中缩孔相对深度缩小了10倍左右,分散缩孔和缩松数量明显减少,铸件的致密度提高了2.9%。

Al-5%Cu合金热处理工艺研究

随着电磁技术的发展,利用外加电场改变金属凝固组织和性能的方法越来越引起人们的重视。EPM处理技术更是以其操作简单、作用效果好、不污染金属等众多优点倍受关注。采用EPM处理来改善合金的组织与性能,不需添加额外的孕育剂或变质剂,且在生产过程中没有其它元素的加入,避免了金属液的污染,节省了变质剂,简化了操作过程,降低了生产成本,经济效益明显提高。当前的Al-Cu热处理工艺,传统的时效方法分为自然时效和人工时效。

脉冲磁场作用下Al-5%Cu合金的时效机理

在Al-5%Cu合金时效处理过程中施加脉冲磁场,观察脉冲磁场对Al-5%Cu合金时效后组织和性能的影响。试验结果表明,在时效过程中施加脉冲磁场,加快了Cu原子的扩散,缩短了时效的时间,降低了时效温度,使基体内部Al2Cu低熔点相的弥散度进一步得到提高,使时效后的合金组织更加细化。

电磁搅拌作用下铝合金凝固组织的数值模拟

建立了有限元(Finite Element)和元胞自动机法(Cellular Automaton)相结合的宏微观耦合的CA-FE模型,实现了电磁搅拌作用下Al-5%Cu合金凝固组织的数值模拟。该模型利用ANSYS软件计算电磁力,利用有限差分法计算宏观流场和温度场。在微观计算中,采用基于高斯分布的连续形核模型,并采用KGT生长模型计算枝晶尖端生长速率。模拟和实验结果表明,施加电磁搅拌后,铝合金的温度场均匀,冷却速率加快,利于组织细化。

超声波搅拌法制备半固态铝—铜合金的研究

采用高能超声波搅拌法的方法对Al-5%Cu合金进行处理,制备半固态Al-5%Cu合金,重点研究了高能超声波处理熔体的温度、处理时间以及超声波的输出功率等重要参数对半固态Al-5%Cu合金组织形貌的演变过程的影响。实验结果表明:当铝合金熔体温度在610℃～660℃之间时,随着开始导入超声波时熔体温度的升高,铝合金的初生晶粒形貌逐渐演变成细小的球状颗粒;当控制熔体为660℃的时,随着导入超声波输出功率的增大和搅拌时间的延长,Al-5%Cu合金初生相形貌由粗大的枝晶状逐渐转变为细小的球状晶粒。