外场对铝合金凝固行为影响的研究

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1、大连理工大学硕士学位论文摘要随着国民经济的不断发展，对金属制品的需求量日益增加，同时对其质量及生产率提出了更高的要求。铝合金生产中主要存在着易于吸气、细小夹杂物不易去除的问题，严重制约了其发展，同时，铸坯的表面质量粗糙、合金元素偏析、凝固组织粗大等缺陷也使其不能满足现代工业对优质材料的需求。目前电磁场、超声场等外场在冶金及材料加工领域得到了一定的研究及应用，这就为制备洁净、高性能锚合金提供了良好的基础和契机。本文以细化金属熔体凝固组织、改善铸坯性能为目的，将旋转电磁场和超声场组成复合场，考察其对Sn．3．5％Pb合金及A356合金凝固过程的影响，复合场可以提高合金初

2、始凝固温度、抑制元素偏析、细化合金凝固组织和提高铸件的力学性能。一方面，功率超声空化作用在合金液相线温度以上就可以促进熔体爆发生核，这些初生晶核被超声声流效应和电磁搅拌共同产生的强制对流传递到整个熔体，从而得到更细小的凝固组织；另一方面，由于超声场和电磁场引起的熔体的温度场和浓度场的起伏也有助于枝晶臂的断裂或枝晶根部的重熔，从而导致合金凝固组织大大细化。成功将行波磁场及功率超声场组合成复合场引入到水平连铸制备金属线材的过程中，研究出了一种利用复合场水平连铸制备合金键合线材的新技术。考察了复合场对水平连铸坯表面质量、凝固组织、力学性能以及溶质偏析的影响，结果表明在复合

3、场可以均衡保温炉内温度场、抑制硅元素偏析、提高铸坯表面质量，同时还可以细化铸坯组织、提高铸坯力学性能，其效果好于施加单一电磁场或超声场。关键词：电磁场；功率超声场；复合场；hl-Si合金；水平连铸外场对铝合金凝固行为影响的研究ResearchofextemalfieldsonthesolidificationofAluminumalloyAbstractInrecentyears，withthedevelopmentofnationaleconomy,theneedsofhighqualitymetalproductandproductionefficiencyin

4、creaserapidly．Intheindustrialproductionofaluminumalloys，thedefectssuchasgasporosity,fineimpuritieshinderitsimprovementalot．Also，thepoorifigotsurface，coarsemicrostructuresandsegregationCan’tmeettheneedsofllighqualitymaterialinthemodernindustry．Nowadays，externalfieldssuchaselectromagneti

5、cfieldandpowerultrasonicfieldaresuccessfullyappliedinmetallurgyandmaterialprocessing,whichprovideanopportunitytoproducehi曲qualityaluminumalloy．Thepurposeofthedissertationistorefinesolidificationmicrostructureandimproveingotsmechanicalproperties．Themainresultsareasfollows：Thestudyofcomp

6、oundfieldwhichisacombinationofrotatingelectromagneticfieldandpowerultrasonicfieldonthesolidificationprocessofSn一3．5％PbandA356arecarriedout．TheresultsshowcompoundfieldCallincreaseinitialsolidificationtemperature，suppresssegregation,refinesolidificationmicrostructure，andmaketheproperties

7、ofingotsimprovelargely．Ontheonehand，powerultrasonicCangeneratealargenumberofnucleiaboveliquidustemperature,andthenucleiaretransferredinthewholemeltbyforcedconvectionwhichisinducedbyacousticstreamandtheelectromagneticfieldobtainingtherefinedmicrostructure．Ontheotherhand，thetemperature