方波脈沖電流對Al-Si及Al-Cu合金凝固組織的影響.pdf

1、本文采用自行研制的方波脈沖電流發(fā)生裝置，以共晶Al-12.6％Si、過共晶Al-20％Si、亞共晶Al-5％Cu和過共晶Al-50％Cu合金為研究對象，脈沖電流對這些合金的凝固過程和凝固組織的影響進(jìn)行了研究。 經(jīng)方波脈沖電流處理的Al-12.6％Si和Al-20％Si合金，隨著脈沖電流的增加，凝固組織得到顯著變化。這主要是由于脈沖電流輸入能量振動(dòng)熔體，磁致收縮效應(yīng)促使晶核從型壁的游離和使熔體迅速失去過熱，增加過冷度，從而減小臨界

2、形核尺寸，提高形核率，及強(qiáng)大的剪切力，產(chǎn)生更多的形核質(zhì)心，使凝固組織均勻性增加。 在方波脈沖電流處理的Al—Si定向凝固組織發(fā)現(xiàn)脈沖電流的電遷移效用造成熔體的定向流動(dòng)，使凝固組織呈梯度分布，α（Al）沿電流方向優(yōu)勢生長；鋁硅電導(dǎo)率的不同造成焦耳熱的差異化引起α（Al）包圍初生Si的“暈圈”。 在脈沖電流作用下的亞共晶Al-5％Cu合金和過共晶Al-50％Cu合金均得到細(xì)化，由于電場和感生磁場的不均勻性而產(chǎn)生電場漂移和磁場

3、漂移，使過共晶Al-50％oCu合金中的Al3—、Cu—離子沿電極方向優(yōu)勢生長，初生相CuAl2明顯被拉長。 在Al—Cu合金定向凝固過程中，施加脈沖電流，定向凝固組織隨著幅值增加，亞共晶Al-5％Cu和過共晶Al-50％Cu合金，一次枝晶間距均減小。隨著脈沖電流頻率的增加，亞共晶柱狀晶逐漸失去了定向凝固方向，過共晶的柱狀晶隨著頻率的逐漸增加出現(xiàn)V字形生長，這主要是由于脈沖電流所引起的熱電效應(yīng)的影響，及脈沖磁壓力產(chǎn)生一個(gè)加速度a