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[熔炼] 磁化离心冶铸新型式混合物料的磁化电压对若干细密度粒...

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发表于 2019-12-9 08:34:59 | 显示全部楼层 |阅读模式
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电磁离心铸造时,金属液体在切向上受到力的分量为Ft=FEt+FGt=-12ReXrB2sinXt+QgsinXt(3)其中:FEt为电磁力切向分量;FGt为重力切向分量;B为磁场强度;X为铸型旋转角速度;Q为金属液体密度;Re液态金属的电导率;可见横断面上的液体金属受到的切向电磁力是不均匀的。在电磁离心铸造时,电磁力使液态金属作与铸型旋转方向相反的运动,从而形成电磁搅拌(EMS)。铸件凝固时,电磁搅拌使液态金属对凝固界面前沿产生冲刷,同时电磁离心铸造SiCP/Al颗粒分布降低了熔体和颗粒的离心力<8>。这样对凝固组织产生影响,也使颗粒分布离散开。电磁搅拌还提高了熔体的有效黏度<9>,固态颗粒受到熔体流动的影响与其一同运动,此时的颗粒还受到熔体粘滞力的拖动,小颗粒在粘滞力的作用下易被金属液带走,降低了离心力的沉积作用,使颗粒分布离散开。这样较小颗粒易均匀分布。

  电磁离心铸造条件下液态金属的切向速度为Ve=a0r+E>n=2(ReL2H2/Geffn/2)<(n+1)2-1>,8a0rn+1(4)其中:L为磁导率;H为磁场强度;Geff为有效动力黏度;n为偶数。在不同时刻和位置液态金属的切向速度不同,研究发现切向速度沿半径(r0)方向呈抛物线规律变化,其最大值在0.6r0处,而最大速度梯度出现在0.6r0r0范围内。这种速度变化增加了内层颗粒到达外层的阻力,这样形成了颗粒的均匀分布。

  可知磁场越强,电磁力越大,搅拌作用越强。更强的磁场下的电磁搅拌加强了固2液界面间的冲刷作用,又由于纯铝凝固时界面基本上是平界面,这样冲刷作用更大了,离心力的影响也受到相对更大的削弱。也进一步降低了离心力对颗粒的聚集作用使颗粒分布均匀化。由式(4)可知当励磁电压增大,切向速度也会随之增加,这样进一步提高了内侧颗粒到达外层的阻力,使颗粒分布更均匀。这样电磁搅拌可促使颗粒均匀分布<8>。大尺寸颗粒所需的临界生长速率较低,在模壁的激冷作用下更容易形成较宽的外层无颗粒区,不易被电磁搅拌所消除;由于它们在离心力作用下的沉浮速度也较小颗粒高,所以内层无颗粒区也比小颗粒宽。与大颗粒相比,小颗粒临界生长速率较高,受到的离心力也较小,受到削弱的程度就比较大,聚集程度就更容易被削弱,所以在相同条件下,无颗粒区容易被电磁搅拌消除,这样较小的颗粒更容易在基体中均匀分布。

  硬度测试结果与分析由对比可以看出,颗粒分布均匀,硬度的波动就不大。在颗粒密集的区域硬度较高;80目SiC颗粒密集区域硬度要高于36目SiC颗粒密集区域,80目SiC颗粒均匀分布区域硬度要高于36目SiC颗粒均匀分布区域。可见单位面积内颗粒数目越多,而且颗粒越细小,硬度越高。这主要是由于电磁搅拌引起的细晶强化和第二相引起的位错强化、协同强化等所致。

  耐磨性测试结果与分析可以看出,无颗粒增强的试样磨损量明显高于有颗粒增强试样的磨损量,说明有陶瓷颗粒增强的试样耐磨性比无颗粒增强的试样耐磨性有明显提高;在相同励磁电压下,36目SiC颗粒增强Al基试样的质量损失量要高于80目SiC颗粒增强Al基试样的质量损失量,说明增强颗粒越细小,分布越均匀,复合材料的耐磨性越好。这主要是由于第二相引起的位错强化、细晶强化、协同强化等所致<11>。颗粒越细小强化效果越好。


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 楼主| 发表于 2019-12-9 08:35:04 | 显示全部楼层
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结论(1)当无磁场时,大颗粒在基体中的分布位置比小颗粒更靠近外表层,当存在磁场时,小颗粒的分布更容易受到磁场的影响,相同励磁电压下,较小的颗粒更容易在基体中均匀分布。(2)励磁电压为100V时的颗粒分布比励磁电压为50V时的颗粒分布更均匀。(3)增强颗粒粒度越细小越密,其硬度越高;增强颗粒分布越均匀,材料的整体硬度分布越均匀。增强颗粒越细小,分布越均匀,复合材料的耐磨性越好。

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发表于 2019-12-9 14:02:56 铸造论坛手机版 | 显示全部楼层
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似曾相识燕归来

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