电磁连铸复合净化法制备铝合金铸坯
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摘要
随着科学技术和工业生产的发展，对高性能金属及合金的需求更加迫切。
本实验在铝硅合金软接触电磁连铸的工艺过程中增加熔体复合净化装置(多孔陶瓷网过滤净化装置和气泡浮游法净化装置)；并改变电磁连铸铸坯的直径尺寸，铸造出高质量铝硅合金铸坯。
实验结果表明：
在铝硅合金电磁连铸过程中加入复合净化装置是可以提高铝硅合金铸坯的质量及性能的。复合净化后铝硅合金铸坯抗拉强度的变化不大，延伸率得到明显提高。而且铸坯直径减小，延伸率提高程度增大。未净化铸坯的断裂主要是沿晶显微缩孔与穿晶微孔聚集混合型，铸坯净化后的断裂主要是穿晶微孔聚集型。铸坯的晶粒尺寸在净化后比未净化时减小，呈断续状沿α枝晶分布的化合物相分布更加均匀，晶界上夹杂物减少。当净化后的铸坯直径减少时，铸坯晶粒尺寸也减小，化合物相分布更为均匀。
经生产试用，用此技术铸造的Al-Si合金键合线用铸坯，与原来使用的连铸坯对比，抗拉强度和延伸率提高30％，拉线过程中键合线开始出现断线的直径由100μm下降至40μm；生产效率和效益大幅度增加。
利用前述的铝硅合金电磁连铸实验装置，尝试了镁合金的电磁连铸。
With the rapid developments of technology and industry, the requirements of high-performance metal and alloy are becoming more and more urgent.
In the technology process of soft contact electromagnetic continuous casting of aluminium silicon alloy, compound purification devices of molten aluminium including porous ceramic net filtration device and bubble floating purification device is added to; furthermore the diameter of continuous casting billet is decreased so as to cast high quality aluminium silicon alloy billets.
The experiment results show that adding compound purification devices to the electromagnetic continuous casting technology can improve the qualities and properties of aluminium silicon alloy billets. Tensile strength does not change much after purification, but elongation rate is increased obviously. The smaller the billet diameter, the higher elongation rate. The rapture mode of billet unpurified is primarily the mix of micro shrink holes along grain boundaries and through grain boundaries, and that of billet purified is mainly micro shrink holes through grain boundaries. Grain dimension of billet purified is smaller that that unpurified, and distribution of composite phase is more well-proportioned discontinuously along a dendrite boundary, and inclusion quantities on grain boundaries are decreased. When the diameter of billet purified is decreased, grain dimension is decreased too, and distribution of composite phase will be more well-proportioned.
Al-Si alloy billets to be used for bonding wire prepared by this technology is compared to that used in production before, tensile strength and donation rate are increased by 30%, breaking diameter appeared in the wire drawing process decreased from 100um to 40um. It makes the productivity and benefit increase greatly.
The electromagnetic continuouscasting apparatus of aluminium silicon alloy introduced before has been applied to the experiment of electromagnetic continuous casting of magnesium alloy.
本实验在铝硅合金软接触电磁连铸的工艺过程中增加熔体复合净化装置(多孔陶瓷网过滤净化装置和气泡浮游法净化装置)；并改变电磁连铸铸坯的直径尺寸，铸造出高质量铝硅合金铸坯。
实验结果表明：
在铝硅合金电磁连铸过程中加入复合净化装置是可以提高铝硅合金铸坯的质量及性能的。复合净化后铝硅合金铸坯抗拉强度的变化不大，延伸率得到明显提高。而且铸坯直径减小，延伸率提高程度增大。未净化铸坯的断裂主要是沿晶显微缩孔与穿晶微孔聚集混合型，铸坯净化后的断裂主要是穿晶微孔聚集型。铸坯的晶粒尺寸在净化后比未净化时减小，呈断续状沿α枝晶分布的化合物相分布更加均匀，晶界上夹杂物减少。当净化后的铸坯直径减少时，铸坯晶粒尺寸也减小，化合物相分布更为均匀。
经生产试用，用此技术铸造的Al-Si合金键合线用铸坯，与原来使用的连铸坯对比，抗拉强度和延伸率提高30％，拉线过程中键合线开始出现断线的直径由100μm下降至40μm；生产效率和效益大幅度增加。
利用前述的铝硅合金电磁连铸实验装置，尝试了镁合金的电磁连铸。
With the rapid developments of technology and industry, the requirements of high-performance metal and alloy are becoming more and more urgent.
In the technology process of soft contact electromagnetic continuous casting of aluminium silicon alloy, compound purification devices of molten aluminium including porous ceramic net filtration device and bubble floating purification device is added to; furthermore the diameter of continuous casting billet is decreased so as to cast high quality aluminium silicon alloy billets.
The experiment results show that adding compound purification devices to the electromagnetic continuous casting technology can improve the qualities and properties of aluminium silicon alloy billets. Tensile strength does not change much after purification, but elongation rate is increased obviously. The smaller the billet diameter, the higher elongation rate. The rapture mode of billet unpurified is primarily the mix of micro shrink holes along grain boundaries and through grain boundaries, and that of billet purified is mainly micro shrink holes through grain boundaries. Grain dimension of billet purified is smaller that that unpurified, and distribution of composite phase is more well-proportioned discontinuously along a dendrite boundary, and inclusion quantities on grain boundaries are decreased. When the diameter of billet purified is decreased, grain dimension is decreased too, and distribution of composite phase will be more well-proportioned.
Al-Si alloy billets to be used for bonding wire prepared by this technology is compared to that used in production before, tensile strength and donation rate are increased by 30%, breaking diameter appeared in the wire drawing process decreased from 100um to 40um. It makes the productivity and benefit increase greatly.
The electromagnetic continuouscasting apparatus of aluminium silicon alloy introduced before has been applied to the experiment of electromagnetic continuous casting of magnesium alloy.
引文
1．贾非．博士论文．电磁连续铸造过程工艺优化及组织性能研究，2002：1～131
2. X.C. Chen. Comparing Hydrogen Testing Methods for Wrought Aluminium[J]. JOM., 1994 (8): 34～38
3. D.A. Larsen. Degassing Aluminium Using Static Fine-Pore Refractory Diffusers[J]. JOM., 1997 (8): 27～28, 67
4．党惊知，刘云．旋转喷吹法对铝合金精炼的实验研究[J]．华北工学院学报，1999，4：283～286
5．李宗耀．开发、推广、应用新技术把铝加工行业熔铸技术水平推向新高度．轻合金加工技术，1994，22(11)：29～30
6．傅高升，康积行，陈文哲等．铝熔体中夹杂物与气体相互作用的关系．中国有色金属学报，1999，9(suppl．1)：51～56
7．邱竹贤．世界铝工业与新技术发展趋势．有色冶炼，2000(2)：1～7
8．吴秀铭．我国铝工业现状与发展展望．有色金属加工．2002，31(5)：1～4
9．傅高升，钱匡武，康积行，陈文哲．提高罐用铝材冶金质量的重要性及其途径．材料导报，2000，14(1)：25～27
10．王自焘，刘景茹．铝挤压锭半连续铸造工艺研究和发展．铝加工，1996，19(1)：10～10
11．G.C.Chris．著，刘启文译．旋转式挤压铝合金铸锭的装置．轻合金加工技术，1989(6)：36～39
12．韩至成．电磁流体力学在冶金生产中的应用与研究．国外钢铁，1992(11)：1～10
13. Z.N. Getselev. Method of Continuous an Semicontinuous Casting of Metals and Plant for Same. U. S. Patent. 3,467,166, 1969
14. Z. N. Getselev. Casting in an Electromagnetic Field. J.Metals, 1997, 23 (10): 38～41
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16．小岛阳，古井光明．材料电磁电磁铸造法动向．轻金属(日文)，1993，43(6)：335～338
17．吴明．电磁铸锭的成形缺陷及其消除方法．轻合金加工技术，1982(11)：16～19
18．曹志强，张兴国．电磁铸造技术及其发展．轻金属，1995(10)：51～53
19．牛殿臣等．电磁铸造铝合金扁锭．轻合金加工技术，1998，26(6)：20～24
20．周土平等．双锭电磁铸造系统稳定性的数值分析．北方工业大学学报，1995，7(1)：56～62
21．丁宝利等．双锭电磁铸造实验研究．铸造技术，1995(6)：11～13
22．张兴国，金俊泽．电磁铸造中试工艺参数的研究．中国有色金属学报，1994，4(A12)：171～174
23．金俊泽等．铝合金电磁铸造工艺参数的研究．材料研究学报，1996，10(4)：397～400
24．曹志强，张兴国，金俊泽．电磁铸造铝扁锭的电参数计算与选择．中国有色金属学报，1995，5(3)：78～81
25．郑贤淑等．电磁铸造大板坯半连铸过程温度场的数值模拟．金属学报，1999，35(8)：861～864
26．郑贤淑等．电磁铸造大板坯不平直度形成机制的实验研究．金属学报，2000，36(2)：167～170
27．张兴国，金俊泽．电磁铸造中感应热的测量与计算．大连理工大学学报，1996，36(4)：456～460
28. Hao Hai, Zhang Xingguo, Cao Zhiqiang, Hou Xiaoguang and Jin Junze. Technology Investigation of Electromagnetic Casting for a Double-billet. Trans. NFsoc, 2000, 10 (5): 590～594
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30．张丰收，李双明等．特种合金软接触电磁成形稳定性分析．热加工工艺，2003(1)：12～14
31．那贤昭，张兴中．软接触电磁连铸技术分析．金属学报，2002，38(1)：105～108
32．冯长宝，张永杰，于光伟．电磁软接触方坯实验研究．宝钢技术，2002(6)：53～58
33．贾非，金俊泽等．电磁铸造铝合金的疲劳性能及查热分析．材料工程，2003(2)：27～30
34．贾非，金俊泽等．电磁铸造对2024铝合金力学性能和组织的影响．金属学报，2002，38(4)：393～396
35．贾非，曹志强等．电磁铸造2024铝合金组织性能研究．大连理工大学学报，2001，41(5)：572～577
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39．任忠鸣，邓康等．软接触结晶器电磁连铸技术的发展．钢铁研究学报，2002，14(1)：58～64
40．毛斌．板坯连铸结晶器电磁控流技术．连铸，2000(1)：41～44
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42．章宗和等．铝合金熔体的除气．轻合金加工技术，1992(6)：6～10，33
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48．顾晓波．铝熔体净化处理方法分析．有色金属设计，2001，28(1)：14～17，22
49．房文斌，耿耀宏，叶荣茂．泡沫陶瓷过滤器过滤净化液态金属机制．铸造，2001，50(3)：482～484
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33．贾非，金俊泽等．电磁铸造铝合金的疲劳性能及查热分析．材料工程，2003(2)：27～30
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49．房文斌，耿耀宏，叶荣茂．泡沫陶瓷过滤器过滤净化液态金属机制．铸造，2001，50(3)：482～484
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