Vol.25 No.4 甄子胜等：电磁搅拌工艺参数对半固态AZ91D镁合金组织的影响 ·345 的温度起伏，枝晶臂的熔断也就更充分，组织就大，半固态AZ91D合金组织中固相颗粒形态越来 更加圆整 越圆整.这主要是由于电磁搅拌下半固态AZ91D 由于本实验设备条件的限制，无法在更高频 合金组织的形成机理是以枝晶臂熔断为主，而在 率的条件下进行实验，但可以对更高频率下的实 高频率下的电磁搅拌过程中，在搅拌室产生的集 验结果进行推测：虽然上面的实验结果显示高频 肤效应使得表面和中心出现宏观温度差，从而加 率下组织形态好，但也并不是频率越高越好.因 强固相颗粒随流场运动时的温度起伏，最终加速 为，根据上面的分析，频率越高，一方面会引起转 枝品臂的熔断. 差率的增大，这会引起功率因子的显著下降而大 大降低有效搅拌功：另一方面，当频率太高时，集 参考文献 肤层就会很小，这导致搅拌作用仅仅集中在表面 1中国机械工程学会铸造专业学会编.铸造手册一 的一个很小的薄层，集肤层厚度与半径之比太 铸造非铁合金分册M).北京，机械工业出版社， 小，而使中心大面积的金属液搅拌效果很差，从 1993 而使得金属液无法获得均匀的搅拌，也就无法充 2 Kamado S,Yuasa A,Hitomi T,et al.Effects of stirring conditions on structure and apparent viscosity of semi-so- 分使固相颗粒经历温度起伏来促进枝晶臂的碎 lid AZ91D magnesium alloy [J].J Jpn Inst Light Met, 断，组织形态也就很差.因此，必然存在着一个适 1992,4212):734 宜的频率范围以保证集肤层厚度与搅拌坩埚半 3李元东，郝远，闫峰云，等.AZ91D镁合金在半固态 径之比在一个适宜的范围. 等温处理过程中的组织演变[)，中国有色金属学 报，2001,11(4)：571 3结论 4王晓虎，赵爱民，毛卫民，等.电磁搅拌下金属流体 的流场测量与研究[U.特种铸造及有色合金，2003 (1)电磁搅拌条件下半固态AZ91D合金组织 (2:47 的固相颗粒为蓝藏状或粒状α-Mg,随电磁搅拌 5王晓虎.旋转磁场下金属榕体的流动和高铬铸铁凝 功率的增大，金属熔体获得更大剪切速率而使蔷 固组织的研究D].北京：北京科技大学，2003 薇状形态的晶粒逐渐转变为粒状和近球形： 6陆文华.铸铁及其熔炼M.北京：机械工业出版社， 1981 (2)在实验范围内，随电磁搅拌电源频率的增 Effect of Electro-magnetic Stirring Process Parameters on the Microstructure of Semi-solid AZ91D Alloy ZHEN Zisheng,MAO Weimin,CHEN Hongtao,ZHONG Xueyou Materials Science and Engineering School,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China ABSTRACT The effect of electro-magnetic stirring process parameters on the microstructures of semi-solid AZ91D alloy was studied.The results show that the shape of solid particles in the alloy was rosette-like or granular. With the stirring power increasing,the rosettelike particles disappear gradually,and solid particles get more and more spherical.A higher power makes the solid particles of the alloy more spherical,because the main evolution mechanism of microstructure of the alloy is the dentritic arm melting method.A higher frequency introduces a skin effect on the stirred semi-solid slurry,which makes a temperature difference between the edge and the center.The slurry under electro-magnetic stirring takes a secondary flow besides the horizontal rotating flow,which makes the slurry move from the edge to the center in cycles.This secondary flow results in a promotion of dendritic arm being melted away from the dendrite grains by the large temperature fluctuation. KEY WORDS Mg alloy:AZ91D:semi-solid:electro-magnetic stirring;skin effect、 甄子 胜 等 电磁搅拌工 艺参数对半 固态 镁合金 组 织 的影 响 一 的温 度起 伏 ， 枝 晶臂 的熔 断 也 就 更 充分 ， 组 织 就 更 加 圆整 由于 本实验 设 备条件 的 限制 ， 无法 在更 高频 率 的条件下 进 行 实验 ， 但 可 以对 更 高频 率下 的实 验结果进 行推 测 虽 然上 面 的实验 结果 显 示 高频 率下 组 织 形 态好 ， 但 也 并 不 是 频 率越 高越 好 因 为 ， 根据上 面 的分析 ， 频率越 高 ， 一 方 面会 引起转 差 率 的增 大 ， 这 会 引起 功率 因子 的显 著下 降而 大 大 降低 有 效搅拌 功 另一 方 面 ， 当频率 太 高 时 ， 集 肤层 就会 很 小 ， 这 导致搅 拌作 用 仅 仅集 中在表 面 的一 个 很 小 的薄 层 ， 集 肤 层 厚 度 与 半 径 之 比太 小 ， 而 使 中心 大面 积 的金 属 液搅 拌 效果 很 差 ， 从 而 使得金 属液无 法获得均匀 的搅拌 ， 也 就 无 法充 分 使 固相 颗 粒 经 历 温度 起 伏 来 促 进 枝 晶臂 的碎 断 ， 组 织 形 态 也 就 很差 因此 ， 必 然 存在 着一个适 宜 的频 率 范 围 以保证 集 肤 层 厚 度 与搅拌 柑 祸 半 径之 比在一 个 适 宜 的范 围 大 ， 半 固态 合 金 组 织 中固相 颗粒 形态越来 越 圆整 这 主 要 是 由于 电磁 搅 拌 下 半 固态 合 金 组织 的形成 机 理 是 以枝 晶臂熔 断为主 ， 而在 高频率 下 的 电磁搅 拌过程 中 ， 在搅 拌 室产 生 的集 肤 效应 使得表 面 和 中心 出现 宏 观 温度 差 ， 从 而加 强 固相颗粒 随流 场 运 动 时 的温度起伏 ， 最 终加速 枝 晶臂 的熔断 结 论 电磁搅 拌 条件 下半 固态 合 金 组 织 的 固相 颗 粒 为蔷薇 状 或 粒 状 一 ， 随 电磁 搅 拌 功率 的增大 ， 金 属熔体 获得 更 大剪切速率 而使蔷 薇状 形 态 的 晶粒 逐渐 转 变为粒 状 和 近 球 形 在实验 范 围 内 ， 随电磁搅 拌 电源 频 率 的增 参 考 文 献 中 国机 械 工 程 学会铸造专 业 学会 编 铸 造 手册 铸造非铁 合 金 分册 北 京 ， 机械工 业 出版－社 ， ， 丫 ， ， · ， ， 李元 东 ， 郝 远 ， 闰峰云 ， 等 镁合 金在半 固态 等温 处 理 过程 中的组 织 演变 中国有色金 属学 报 ， ， 王 晓虎 ， 赵 爱 民 ， 毛卫 民 ， 等 电磁搅拌 下 金 属流 体 的流场 测量 与研 究 特种铸造及 有色合 金 ， 王 晓虎 旋转磁 场 下 金属熔 体 的流动和 高铬铸铁凝 固组 织 的研 究 北 京 北 京科技大学 ， 陆文 华 铸铁及 其熔炼 北京 机械工 业 出版社 ， 一 加 一 澄绍浑 凡阴 肠 ， 月 的， 付 即 ， 劝访 ， ， 一 奴犷 一 翻 一 入 ， ， ， 叮 访 一 幻刀 一 娜 公吐 ， 五 以 一 一