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文檔簡介
1、Mg-Gd系合金因能滿足結(jié)構(gòu)件輕量化、高強度的要求而受到了廣泛關(guān)注。凝固過程是材料成型最重要的基礎(chǔ)階段,鑄態(tài)的組織和缺陷直接影響產(chǎn)品的性能。通過合金化、電磁攪拌、變質(zhì)處理等方式可以細化晶粒,改善鑄態(tài)組織,提高產(chǎn)品質(zhì)量。凝固過程中存在著復(fù)雜的熱量傳遞、溶質(zhì)擴散,通過試驗精確分析凝固過程比較困難,但可以利用計算機進行凝固過程的溫度場、凝固場模擬,獲得合理的鑄造工藝控制參數(shù)用來指導(dǎo)實際生產(chǎn)。
本文應(yīng)用電磁攪拌裝置,采用不同攪拌電壓與
2、頻率的電磁攪拌工藝,制備了不同Gd含量的Mg-Gd二元合金。利用蔡司金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡以及顯微硬度計等設(shè)備,觀察分析稀土Gd含量和電磁攪拌對合金鑄態(tài)組織和硬度的影響。結(jié)果表明,隨著稀土Gd含量的增加(0~9.76%),晶粒細化,在75V,15Hz電磁攪拌下,添加質(zhì)量分數(shù)為3.83%、5.81%、9.76%Gd的合金的鑄件中心平均晶粒直徑分別為556μm、404μm、331μm,硬度分別為67HV、73HV與78HV。攪拌頻率為1
3、5Hz,電壓由100V升高至140V,攪拌強度變大,晶粒進一步細化,鑄件中心的平均晶粒直徑分別為202μm、158μm,同時鑄件橫截面沿半徑方向上6點的硬度均變大。攪拌電壓為50V,頻率由30Hz降至5Hz,鑄件中心的平均晶粒直徑由221μm減小為209μm。結(jié)果表明,電磁攪拌促使柱狀晶向等軸晶轉(zhuǎn)變,從而擴大中心等軸晶區(qū),細化等軸晶。通過掃描電鏡與XRD相分析,表明含Gd3.83%與9.76%的合金鑄態(tài)組織由ɑ-Mg和第二相Mg5Gd組
4、成,且隨Gd含量增多,第二相析出增加。
利用ProCAST軟件模擬了Mg-Gd二元合金凝固過程中的溫度場與凝固場,計算結(jié)果顯示,對Φ84mm×112mm鑄件,在常規(guī)鑄造條件下,Gd含量由3.83%增大到9.76%,鑄件橫截面上平均晶粒直徑由1249μm減小到1035μm,晶粒變細小。換熱系數(shù)由20W/(m2·K)增大到200W/(m2·K),鑄件橫截面上晶粒數(shù)量增多,初生相形貌由粗大等軸枝晶逐漸向細小樹枝晶轉(zhuǎn)變,平均晶粒直徑由
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