第9期 陈兴润等：环缝式电磁搅拌工艺对A357铝合金组织的影响 1179 薇状，如图6(a所示；当搅拌缝隙宽度为20m时， 隙宽度为10时，初生a(A品粒尺寸减小，形貌 蔷薇状组织大幅减少，如图6(b)所示：而当搅拌缝 呈近球状，如图6（所示. 1004m 100u 100m 图6缝隙宽度对$57铝合金坯料显微组织的影响.(a)30m四(b)20m四(910mm Fg 6 Effect of gap wi th on them icostrucures ofA357 alm num alby billets (a 30 mm (b)20mm (c)10mm 出现这种现象的主要原因是357铝合金浆料 粒尺寸也比较细小 受到的剪切强度不同，根据Spencer和Flem ings's (2)环缝式电磁搅拌流变连续铸造工艺下，随 的计算方法剪切连率了会式 着搅拌电流或者搅拌频率的增大，铸坯显微组织中 蔷薇状初生a(A相明显减少，球状的初生α(Ab 中，，为旋转角速度。R为导流管内径，为冷却器外 形态也越趋圆整. 径，为旋转磁场转速.由此可见，随着搅拌缝隙宽 (3)随着搅拌缝隙宽度的减小，蔷薇状组织大 度的逐渐减小，357铝合金受到的剪切速率越来越 幅减少，初生Q（A品粒尺寸也不断减小. 大，熔体的搅动也越来越剧烈，而熔体的剧烈搅动有 参考文献 利于其温度场和成分场更加均匀.另外，铝合金熔 体受到的冷却强度也不同.随着搅拌缝隙宽度的减 [I]KangCG Bae JW Km B M The gran siae control of A356 a kminum alky by horizntal elec tromagne tic stiming fr theobgy 小，合金熔体以“薄膜”的形式流经缝隙，单位体积 ging JMa ter P roces Technol 2007 187/188 344 熔体的冷却面积增加，熔体的冷却强度加大同时熔 ZoquiE J PaesM EsSadAiE Mac nandmicrostucure aa ysis 体的温度场分布更均匀，有利于熔体“凝固初期晶 of SSMA356 Poduced by e kctomagnetic stirring JMater Process 核瞬间大量生成，有利于获得细小的组织.因此， Technol2002120(1-3片365 对于环缝式电磁搅拌流变连续铸造技术来说，在保 【3犭Stenbach S RateL The efectof otatingm图etic fels an the m icrostrucure of direct ionally solidified AlSiMg a lkw Ma ter Sci 证铸造工艺的前提下，为了促进“凝固初期晶核”的 EngA2005413/414200 大量增加，得到晶粒细小的半固态组织采用较小的 [4 MaoW M Lin H BaiY L et al New me thol or he prepamtin 搅拌缝隙宽度是有效措施之一· of sm isolid ASiMg alby suumy J Univ Sci Tednol Beiing 200714(1):56 3结论 [5 RajM Pandey JC Optmizatin ofe lecumagnet ic stimng n con tinuousy cast steel bilkets using ultrasonic C_scan maging tech (1)环缝式电磁搅拌流变连续铸造工艺制备的 nHue Iommaking Steemak ing 2008 35(4)288 A357铝合金坯料组织，无论是边部、中部，还是心 I6 ZhangZ F Xu J ShiL K Study on multple electromnagnetic 部，都是由球状或者蔷薇状的初生α(A相构成晶 contnuaus casng of akmnum alky JMater SciTechnal 2006第 9期 陈兴润等:环缝式电磁搅拌工艺对 A357铝合金组织的影响 薇状,如图 6(a)所示;当搅拌缝隙宽度为 20 mm时 , 蔷薇状组织大幅减少, 如图 6(b)所示;而当搅拌缝 隙宽度为 10 mm时 ,初生 α(Al)晶粒尺寸减小,形貌 呈近球状 ,如图 6(c)所示 . 图 6 缝隙宽度对 A357铝合金坯料显微组织的影响.(a)30mm;(b)20mm;(c)10mm Fig.6 EffectofgapwidthonthemicrostructuresofA357 aluminumalloybillets:(a)30mm;(b)20mm;(c)10mm 出现这种现象的主要原因是 A357铝合金浆料 受到的剪切强度不同 , 根据 Spencer和 Flemings [ 15] 的计算方法 ,剪切速率 γ · = 2ωRr R 2 -r 2 = 2Rr R 2 -r 2· 2πn 60 .式 中 , ω为旋转角速度, R为导流管内径 , r为冷却器外 径 , n为旋转磁场转速 .由此可见 ,随着搅拌缝隙宽 度的逐渐减小, A357铝合金受到的剪切速率越来越 大 ,熔体的搅动也越来越剧烈, 而熔体的剧烈搅动有 利于其温度场和成分场更加均匀 .另外 ,铝合金熔 体受到的冷却强度也不同 .随着搅拌缝隙宽度的减 小 ,合金熔体以 “薄膜 ”的形式流经缝隙, 单位体积 熔体的冷却面积增加 ,熔体的冷却强度加大,同时熔 体的温度场分布更均匀, 有利于熔体 “凝固初期晶 核 ”瞬间大量生成 ,有利于获得细小的组织 .因此 , 对于环缝式电磁搅拌流变连续铸造技术来说 , 在保 证铸造工艺的前提下 ,为了促进 “凝固初期晶核 ”的 大量增加,得到晶粒细小的半固态组织,采用较小的 搅拌缝隙宽度是有效措施之一 . 3 结论 (1)环缝式电磁搅拌流变连续铸造工艺制备的 A357铝合金坯料组织 , 无论是边部、中部 , 还是心 部 ,都是由球状或者蔷薇状的初生 α(Al)相构成,晶 粒尺寸也比较细小 . (2)环缝式电磁搅拌流变连续铸造工艺下, 随 着搅拌电流或者搅拌频率的增大 , 铸坯显微组织中 蔷薇状初生 α(Al)相明显减少 ,球状的初生 α(Al) 形态也越趋圆整. (3)随着搅拌缝隙宽度的减小 , 蔷薇状组织大 幅减少,初生 α(Al)晶粒尺寸也不断减小. 参 考 文 献 [ 1] KangCG, BaeJW, KimBM.ThegrainsizecontrolofA356 aluminumalloybyhorizontalelectromagneticstirringforrheology forging.JMaterProcessTechnol, 2007, 187/188:344 [ 2] ZoquiEJ, PaesM, Es-SadiqiE.Macro-andmicrostructureanalysis ofSSMA356 producedbyelectromagneticstirring.JMaterProcess Technol, 2002, 120(1-3):365 [ 3] SteinbachS, RatkeL.Theeffectofrotatingmagneticfieldsonthe microstructureofdirectionallysolidifiedAl-Si-Mgalloy.MaterSci EngA, 2005, 413/414:200 [ 4] MaoWM, LinH, BaiYL, etal.Newmethodforthepreparation ofsemi-solidAlSi7Mgalloyslurry.JUnivSciTechnolBeijing, 2007, 14(1):56 [ 5] RajM, PandeyJC.Optimizationofelectromagneticstirringincon￾tinuouslycaststeelbilletsusingultrasonicC-scanimagingtech￾nique.IronmakingSteelmaking, 2008, 35(4):288 [ 6] ZhangZF, XuJ, ShiLK.Studyonmultipleelectromagnetic continuouscastingofaluminumalloy.JMaterSciTechnol, 2006, · 1179·