超高強(qiáng)鋁合金板坯軟接觸電磁連鑄工藝研究.pdf

1、7050、7055超高強(qiáng)鋁合金具有密度低、比強(qiáng)度高、熱加工性能好等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有良好的導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性和抗腐蝕性能，是航空航天領(lǐng)域的主要結(jié)構(gòu)材料。但是由于該合金化學(xué)成分復(fù)雜，采用傳統(tǒng)的半連鑄工藝，鑄錠容易出現(xiàn)偏析和裂紋等缺陷，極大降低了合金的力學(xué)性能和成材率。為此本文研究了超高強(qiáng)鋁合金板坯軟接觸電磁連鑄工藝。 結(jié)晶器是軟接觸電磁連鑄工藝的關(guān)鍵設(shè)備。本文利用硅鋼片優(yōu)化結(jié)晶器的電磁結(jié)構(gòu)，改善了結(jié)晶器內(nèi)的磁場(chǎng)分布。硅鋼片在結(jié)晶器內(nèi)的最佳

2、布置情況為：在線圈底部和側(cè)面都放置硅鋼片，其中側(cè)面放置數(shù)量為6片，厚度為1.8mm，與線圈距離為8.5mm。電磁結(jié)構(gòu)優(yōu)化后結(jié)晶器內(nèi)磁場(chǎng)的分布情況為：結(jié)晶器內(nèi)同一高度平面上磁感應(yīng)強(qiáng)度在角部處最大，短邊中心次之，長(zhǎng)邊中心磁場(chǎng)較短邊中心處稍弱，平面中心處最??；沿高度方向上各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度在感應(yīng)線圈高度的二分之一處附近達(dá)到最大值。無負(fù)載時(shí)感應(yīng)線圈上表面磁場(chǎng)較小，中心平面內(nèi)磁場(chǎng)較大；有負(fù)載時(shí)中心平面的磁場(chǎng)更大，而且磁場(chǎng)分布最更為均勻，這樣有利于軟接

3、觸電磁連鑄工藝的實(shí)現(xiàn)。 通過工藝實(shí)驗(yàn)改善了軟接觸電磁連鑄實(shí)驗(yàn)裝置，研究了軟接觸電磁連鑄工藝參數(shù)對(duì)超高強(qiáng)鋁合金板坯質(zhì)量的影響。經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)探索，合理匹配工藝參數(shù)，在輸入電流強(qiáng)度為50A，磁場(chǎng)頻率800Hz，鑄造溫度為698-7040C，冷卻水量為2-3-4m3/h，鑄造速度為0-65mm/min，金屬液面位置控制在結(jié)晶器石墨高度的1/2處時(shí)，采用純鋁鋪底工藝和緩冷控溫技術(shù)成功鑄造了尺寸為430mm×120mm×850mm的7050

4、、7055鋁合金板坯。板坯表面光滑，無裂紋、冷隔、重熔、偏析瘤等缺陷，表面質(zhì)量較好。 超高強(qiáng)鋁合金板坯組織分析表明，軟接觸電磁連鑄工藝細(xì)化了凝固組織、有效抑制了溶質(zhì)元素的宏觀偏析。7050鋁合金無磁場(chǎng)時(shí)晶粒平均尺寸為71.4μm，施加電磁場(chǎng)時(shí)晶粒平均尺寸可達(dá)62.9μn；7055鋁合金無磁場(chǎng)時(shí)晶粒平均尺寸為57.50μm，施加電磁場(chǎng)時(shí)晶粒平均尺寸可達(dá)47.31μm。超高強(qiáng)鋁合金板坯性能和裂紋分析表明，軟接觸電磁連鑄工藝提高了板坯