螺旋-超声复合场对Pb-80%Sn合金凝固组织的影响

选取自然凝固状态条件下易出现成分偏析现象的低熔点Pb-80%Sn合金为目标合金,在其凝固过程中施加螺旋-超声复合场,研究该复合场对凝固组织和宏观缺陷的影响及作用机理。研究表明:螺旋-超声复合场在细化晶粒和改善合金内部质量方面,需选取合适的搅拌强度和超声功率,才能获得较好的冶金效果;电磁场的切向分量将有效地扩大超声场的作用范围,促进晶粒细化和枝晶的破碎;轴向分量与超声声流的轴向搅拌作用相互促进,加剧熔体的流动,促使大量的形核核心均匀地分散于组织内部。实验证明,Pb-80%Sn合金螺旋-超声复合场的最优工艺参数:励磁电流125 A,电磁频率10 Hz,超声功率440 W。

螺旋磁场对Pb-Sn合金成分偏析的影响

测试分析新型电磁搅拌器内螺旋磁场和旋转磁场的磁感应强度、分布和作用规律,研究螺旋磁场对Pb-80%Sn过共晶合金凝固组织影响的作用机理,并与无磁场和旋转磁场条件下合金凝固组织的形貌特征及成分分布进行对比分析。结果表明:螺旋磁场相比于旋转磁场可以在铸锭内部更大区域内形成均匀搅拌,更易于破碎和细化枝晶组织,既能促进椭球或球状晶的生成,又能更好地改善宏观偏析;在频率一定的情况下,初生相晶粒尺寸随着励磁电流的增大而减小;当励磁电流为125A时,旋转磁场和螺旋磁场细化晶粒的效果最好;继续增大电流,晶粒产生粗化;螺旋磁场可基本消除成分偏析,并在较小励磁电流(100A)下达到采用旋转磁场(125A)时的最佳搅拌效果。

螺旋磁场对Pb-80Sn合金凝固组织的影响

对比分析了电磁搅拌磁场形式与强度对Pb-80Sn过共晶合金凝固组织及宏观成分偏析的影响。结果表明,螺旋磁场能够促进合金熔体在更大区域内流动,促使温度场、溶质场更均匀分布,从而改善合金凝固组织及成分偏析。搅拌频率一定时,旋转磁场和螺旋磁场在电流分别为125A和100A时对铸锭凝固组织的改善效果最好,晶粒尺寸由无磁场时的247.5μm分别减小为152.6μm和143.2μm;在电流为125A时两种形式磁场在改善成分偏析方面具有最佳效果,Sn含量差值分别由无磁场时的9.71%减小到1.37%和0.28%。