研究和评论:材料科学杂雷竞技苹果下载志》上
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ISSN: 2321 - 6212
崔克明太阳1,Yichong张1,延安Lv1许,光明1*新苏1,Guoming气2和成好王3
1重点实验室的电磁处理的材料,中国东北大学、沈阳110004年,公关
收到:22/04/2015接受:04/01/2016发表:08/1/2016
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6181铝合金表是由双辊铸造和电流脉冲磁场,以及微观结构观察。实验结果表明,复合材料的应用领域(ECP和EM字段)曾经过程改进表更均匀的微观结构和有效的相比之下与单个项目或新兴领域的应用。视觉解释现象,磁感应强度B的分布和振幅和电磁力F数值模拟获得的。此外,一个明显的改善抗拉强度的物理测量领域。但最大伸长的行动磁场,达到了10.9%。
双辊铸造铝合金,电磁,晶粒尺寸、机械性能。
最近,节约能源和环境保护的话题已经被越来越多的关注。领域的材料,为了达到上述要求,轻合金和新生产方法的研究一直是顺向的趋势。6 xxx铝合金,称为一种汽车材料,由于其密度低,比强度高,良好的可塑性,良好的导电性(1- - - - - -3]。然而,如何降低制造成本和提高成形性的铝合金床单是必需的。在这个研究中,6181铝合金表是由双辊铸造。双转铸造(曾经)是生产过程中使结晶,凝固,变形结合成一个整体,它已被证实为一个简单的经济、有效的方法生产的铝(4,5]。2000年,在双辊铸造铝合金的各种宏观缺陷,如表面出血和变形将所观察到的云6]。在2005年和2006年,肝(7]和Forbord [8]调查也分别双辊铸造铝合金,发现微缺陷的形成。随着计算机的发展,结合模拟和测试成为一种有效的方法。陈Shou-dong [9)建立双转连铸的分析模型铝薄带凝固并提供一些理论方向。李y (10)研究了不同工艺参数的影响(对称喷嘴和对称轧制速度)和轧辊分离温度和液体部分的力量,而且发现了一个很好的带钢的质量是通过实验获得6-8t一卷分离力。从这里我们可以看到,继续过程吸引了一批研究人员的兴趣。
然而,如何减少背叛和柱状晶体,提高机械性能并没有被很好的解决。铸锭过程中,为了减少结构的不均匀性,细化晶粒尺寸和提高力学性能,电磁场(EM)和电流脉冲(ECP)应用于组织的凝固。崔Jian-zhong [11)表明,磁场可以细化微观结构和提高表面质量。马Jianhong [12)提供了一些实验证据表明,凝固结构可以精炼,将区域的比例可以提高电流脉冲。这是一个好主意来探索新兴市场领域的影响和ECP的结构作为纤维的过程。
6181铝合金是由97.1%,1.2% Si, 1.0%毫克,0.5%的铁、0.2%的锰。曾经过程的实验过程没有EPC场和电磁场如图所示图1。首先,99.85 wt %纯铝铸锭和硅合金(硅合金占的比例20%)被让进电阻炉,手动设置到750°C。
图1:曾经过程的原理图和ECP和EM字段。
约2小时后,铝和硅合金熔化成液体。然后是炉温降低to720A¢;99.95%纯镁块被添加到均匀熔体搅拌,直到完全消失。再次,炉温度降低到690一个¢(它是浇注温度)。30分钟后,解决方案是辱骂穿和脱气。初继续实验,熔融铝合金涌入了水闸和喷嘴加热到400 A¢。同时,冷却水通过双辊减少融化温度,EPC和EM字段添加到曾经的过程。EPC参数优化如下:20 Hz频率和400我峰值电流。一个静态磁场的名义价值0.02 - -0.25 t在cast-rolling应用领域。实验滚动的速度是0.7分钟1。实验轧制的直径是500毫米。
四张不同形成条件下生产的。第一个表是由non-field委员会过程,第二个项目条件下。第三单是在新兴市场领域的条件下生产。最后一个是ECP和静态磁场条件下产生的。
矩形标本20毫米×10毫米×5毫米被削减从沿轧制方向带。标本的表面机械抛光和涂膜3.4毫升HBF4和96.6毫升H2o .光学显微镜(OM)被用来观察晶粒组织标本。
多个样品进行拉伸试验用日本岛津公司AG-X100KN材料试验机在室温下沿轧制方向在不断的变形速度的0.5毫米分钟1。拉伸试样的尺寸和断裂所示的标本图2。和骨折的形态观察ssx - 550扫描电子显微镜(SEM)。
图2:捏fo远端控制设备的示意图
颗粒的分布显示了6181铝合金的床单图1。为了观察颗粒的变化,似乎整个地区划分一头¢ ¤部分。一个¢ 和¢ ¤符合表面冷却区域;一个¢ ¡¢一个 £是柱状晶体区;一个¢ ¢equiax晶体区域中心。箭头指出的方向凝固和压力。表面没有物理领域的形态是典型的破碎的谷物,他们分布在5°- 10°角与水平方向的差异。坡的长度与该项目或新兴领域有一个小的增加。然而,当该项目和电磁场在一起应用于委员会过程,斜率几乎消失了(图3)。在物理领域的柱状晶区,使颗粒分布更均匀。基于凝固的基本原理,树突细胞/晶体生长与凝固方向一致;但是乡村联盟过程中,晶体被夷为平地的压力来自两个卷。此外,物理领域的作用下,脂肪颗粒逐渐稀薄。quiax晶体区域放大和晶粒尺寸细化显然ECP和新兴市场领域。和效果的综合领域比他们单独对晶粒细化。
图3:带从曾经获得过程的微观结构。显微摄影(一)对应传统的继续,和显微照片(b)、(c)和(d)分别对应ECP, EM和复杂的领域。
直接可视化的影响磁力对谷物生长在乡村联盟过程中,磁感应强度B的分布和分布Ansoft麦克斯韦电磁模拟力F的柔软。图4显示了磁感应强度B的分布从融化,糊状区稳定性。根据右手螺旋定则,B1电流所产生的磁场,并指出他们的方向垂直,和数值大约是13.8 - 29.0吨,这符合实际的测量值。项目所产生的磁感应强度B2是顺时针方向,从外部到内部和它们的值逐渐减小。由于从ECP较小值,因此,当该项目和新兴市场领域一起行动委员会过程,磁感应强度值B3变化小而仅从磁B1。但是他们的方向- z轴发生倾斜。图5显示的电磁力分布F1,与磁感应强度B和电流的磁场,电磁力F是向外的方向。项目产生的电磁力F2,指出室内。这里,应该强调与F1, F2不同变化的时期,F1的方向几乎是常数,但F2的方向转向内外交替变化。这意味着电磁力F3有一些改变ECP和EM场见面时的方向。和F3大于F1和F2。
图4:分布的磁感应强度B (a)的电磁场(B)项目(c)复杂的领域
图5:电磁力的分布(a)的电磁场产生的F (b)项目(c)复杂的领域
在的存在和缺乏物理领域,6181铝合金的力学性能,包括极限抗拉强度σb (ut)屈服强度σ0.2 (y)以及伸长,所示图6和6 b。观察到的图6UTS在物理领域比一个正常的材料准备继续流程。和复合领域比分开更有效。y变化小。曲线的延伸,已经获得了样品不同于生产和y。最大伸长与磁场达到10.9%。
图6:伸长的变化趋势、ut和泰的拉力值标本:(a)伸长生产(b)和泰值
数据7一个和d显示了拉伸试样的断裂表面形态在纵向方向。所有这些标本显示典型的韧性断裂。的深度和大小(图7 b和c)酒窝大于其他人。然而,断裂拉伸样品表面形态与复合场小型和低。
图7:断裂表面形态的扫描电镜显微图:(a) non-field表(b)项目表(c) EM字段表(d)复杂字段表
首先ECP的晶粒细化的效果和机制应该讨论。上述实验结果(图3 b曾经过程中)显示应用程序的项目可以修改颗粒的形态和大小。结果应该归咎于两个原因。原因之一是解释在铝合金熔体阶段。
大量的原子短程团体秩序和会议,分别改变在于金属融化。收集他们的依靠静电效应(13]。ECP作用于金属熔体时,捏力F2产生图5 b。F2的力的作用下,相邻的自由原子和小短程有序原子组是可能产生伟大的原子组如图所示图8。当伟大的原子组达到一个特定的大小,将形状稳定的胚胎,他们增强成核概率(14]。当外面的F2指出方向,被打破一样自由原子不稳定原子组图8 b,但收集马甲的分散的另一个原因来自于凝固阶段。据Barnak捏力F2可以表示为下面的公式(15]
图8:拉伸试样的尺寸和试样断裂
σ=ν(μJ2(右2−一2)/ 4)
ν泊松比,磁导率μ,J的电流密度,r标本半径和一个距离任意指向中心的样本。最大的捏力F2只能1 KPa的计算,这符合仿真的结果。他们是足够强大的搅拌融化。晶体核形成于两个卷带的表面融化,成为新的成核点。因此,加工过的谷物。其次,在新兴市场领域,对流是晶粒细化的主要原因。两卷的树突增长开始从表面的融化。根据磁力F1图5,他们的方向是垂直于树突增长的方向。当熔体搅拌F1,产生强烈的对流。下的剪切力是形成对流作用于液体-固体界面;当他们的力量超过电阻树突的胳膊,树突武器是可以打破的。树突的碎片武器带进里面融化图9。片段的一部分是冶炼;另一部分是neterogeny equiax晶体的核心。
图9:草图的树突打破和搅拌融化
磁机制已经被大量的研究人员证明(16- - - - - -19]。此外,树突增长和与磁场通过实验进一步观察和认证(20.]。然而,当该项目和EM字段添加到委员会过程,该项目和新兴领域产生反应,产生磁力F3,可以表示为下面的公式
F = J * B
哪里是磁感应强度B和J是电流密度。融化,液体-固体界面受苦也不仅F1, F2, F3。此外,F3的价值超过了F1和F2,对流更暴力的动摇。因此,成核率增加。颗粒和晶粒得到细化。众所周知,抗拉强度随粒径的减小21]。高(22)表明,颗粒的细化可以抑制由孪生变形和滑动。显然,这些UTS和y值比较,它是与颗粒的大小。
脉冲电流和磁场的影响对6181铝合金的晶粒细化和分布在双辊铸造了。实验结果表明,复合材料的应用领域(ECP和EM字段)曾经过程改进表更均匀的微观结构和有效的相比之下与单个项目或新兴领域的应用。分布和振幅的磁感应强度B和电磁力F数值模拟。研究结果表明,融化和液体-固体界面比个人遭受更多力量综合领域。,提高了抗拉强度在物理领域应用于曾经的过程。然而,伸长的影响的电磁场是最好的和值达到10.9%。
