1235工业纯铝超声电磁连续铸轧机理分析与工业实验

摘要

在金属材料的连续铸轧过程中引入超声场和电磁场来改变材料连续铸轧凝固过程及凝固组织与力学性能受到行业的关注。本文在1235工业纯铝连续铸轧过程中施加超声波和电磁场复合外场来对金属熔体进行处理,通过对铸轧板坯的组织和力学性能的分析来探索超声电磁处理对1235工业纯铝连续铸轧的作用机制。
　　 为了说明超声场对1235工业纯铝凝固过程的影响机制,设计了1235工业纯铝的超声铸造实验。实验结果说明,施加超声外场提高了1235工业纯铝的凝固速度、增大了其过冷度。从理论上分析了超声的声流作用和空化作用对1235凝固过程中过冷度的影响,并进一步得出,超声场降低了凝固过程中的形核功,减小了形核过程中的临界形核半径,减少了形核所需要的原子数目,提高了凝固过程中的形核速率。并分析了电磁场的搅拌作用对1235工业纯铝的连续铸轧中晶粒长大过程和晶粒均匀性的影响。
　　 对比分析了施加电磁超声复合外场、电磁场及添加Al-Ti-B细化剂三种条件下铸轧板坯的组织和力学性能。结果表明,电磁/超声铸轧板的抗拉强度比加铝-钛-硼细化剂的铸轧板提高1.2％;电磁/超声铸轧板的规定非比例延伸强度比加铝.钛.硼细化剂的提高11.38％,电磁/超声铸轧在力学性能方面有明显提高。断口扫描结果表明超声电磁处理的1235工业纯铝板坯的韧窝小而多,且韧窝较深。
　　 实验结果表明将超声电磁复合外场施加于1235工业纯铝连续铸轧过程能实现完全取代铝钛硼细化剂,其晶粒均匀细小,组织性能比添加细化剂更加优良,超声电磁复合外场作为一种新的铸轧工艺有望获得推广应用。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

引言

1.1 超声场和电磁场的应用发展现状

1.2 超声波在金属熔体中传播的效应

1.2.1 空化效应

1.2.2 声流效应

1.2.3 机械效应

1.2.4 熟效应

1.3 电磁场对金属熔体凝固过程影响的研究现状

1.4 论文课题来源、研究目的、方法与内容

1.4.1 课题来源

1.4.2 研究意义

1.4.3 研究内容

第二章 超声电磁对1235工业纯铝连续铸轧的影响机制分析

引言

2.1 超声对1235工业纯铝熔体凝同的过冷度分析

2.1.1 超声声流作用对过冷度的影响

2.1.2 超声空化效应对过冷度的影响

2.2 超声场对晶核的临界半径、形核功、形核所需原子数的影响

2.3 功率超声场对成核速率的影响

2.4 电磁场对晶粒长大的影响

2.5 分析与讨论

2.6 小结

第三章 实验方案与方法

引言

3.1 超声电磁连续铸轧实验设备和实验方法

3.2 超声电磁连铸铸轧板坯的金相显微组织观察

3.3 超声电磁连续铸轧板坯的力学性能

3.4 断口扫描

3.4.1 宏观分析

3.4.2 微观断口分析

3.5 本章小结

第四章 超声电磁连续铸轧1235工业纯铝板坯的组织性能和力学性能

引言

4.1 宏观金相

4.2 微观组织

4.2.1 连续铸轧1235工业纯铝板坯料的表面的微观组织

4.2.2 连续铸轧1235工业纯铝板坯料的截面的微观组织

4.2.3 连续铸轧1235工业纯铝板坯料的侧面的微观组织

4.3 力学性能

4.4 断口扫描

4.5 分析与讨论

4.6 小结

第五章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果