县铸造产业发展调研报告 (3).docx

县铸造产业发展调研报告大连交通大学2015届本科生毕业设计（论文）调研报告调研报告1.课题的来源及意义电磁搅拌利用电磁效应实现熔体的搅拌，熔炼时使温度和成分均匀、连铸时控制凝固过程的工艺。实质是借助在铸坯液相穴中感生的电磁力，强化钢水的运动。具体地说，搅拌器激发的交变磁场渗透到铸坯的钢水内，就在其中感应起电流，该感应电流与当地磁场相互作用产生电磁力，电磁力是体积力，作用在钢水体积元上，从而能推动钢水运动。包晶反应是液相与一种或多种晶体相反应生成另一种晶体相的相变过程。包晶凝固是十分重要的相变过程，一系列包晶合金以其特殊的性能为人们所关注，凝固过程中形成的相和微观结构对这些材料的最终性能具有非常重要的影响。在改进现有材料性能的过程中，人们对深入理解包晶凝固理论提出了更高的要求。本课题是电磁搅拌细化zn-cu合金机理研究。2.包晶合金的研究进展及应用二元包晶合金的凝固过程一般均涉及到连续的包晶或与共晶的复合相变。在实际的二元合金系中，经常碰到包晶转变。由包晶转变机理可知，包晶产物是依附在初生相表面形核长大的。利用这一点设法在熔体内首先形成大量的固相质点，包晶产物就在这些质点表面形核长大，可以达到细化目的。工业生产中通常在铝和铝合金中加入少量的钛;在铜和铜合金中加入少量铁;或在镁和镁合金中加入少量锆，都是利用包晶转变的特点达到细化晶粒的目的的。不但工业生产中应用了包晶转变来改变材料的性能，而且近几年对于某些铁磁材料、超导材料、形状记忆材料及耐高温材料等功能材料的研究和开发也涉及到了包晶反应，可见人们对包晶型合金的研究兴趣日益增加。目前关于二元包晶合金的研究主要有以下3个方面：包晶凝固的形核机理、包晶转变中的相竞争与选择以及某些具有液相不混溶间隙包晶合金的研究。包晶凝固具有的重要性人们已有所认识，但对于此过程的研究并未像对单相及共晶凝固那样深入。值得指出的是：对于单相和共晶凝固微观组织，目前已具有十分深入的理论分析和相当精确、定量的数学模型，而对于包晶反应的研究仍然不够系统，包晶反应中的某些相和微观结构的形成规律仍存在一定的争议，包晶凝固微观组织的形成规律长期以来仅限于定性的描述。这就需要进行大量基础理论与实验研究，发展并建立一个精确定量的包晶凝固理论模型，以更准确地指导生产实践。在已发表的二元包晶合金的文献中，几乎没有发现研究其液态结构方面的文献。对于固态而言，液态是其母态，固态是在对液态辩证否定的基础上产生的，因此固态中必然继承了液态中的某些信息;同样，对液态而言，固态是其母态，液态是在对固态辩证否定的基础上形成的，因此液态中也必然保留了固态1大连交通大学2015届本科生毕业设计（论文）调研报告的有益成分。研究二元包晶合金的液态和固态的结构及其相互关系，必将具有重要的理论意义和实际意义。研究液态和固态之间的遗传性，是一个既有挑战性又有重大意义的课题。从目前已有文献介绍的情况来看，zn-cu包晶合金的应用，今后将主要集中于电气工业和电子工业以及交通工业。合金的成形工艺及铸造工艺将日臻完善，可以期待压力下成形并与一定的热处理工艺相结合，使性能大幅度提高。合金的腐蚀和老化的研究及等温性能的研究都将日益深入。为了适应合金的进一步深入研究，其基础理论的深入研究指日可待，合金的不平衡相图，合金化理论，沉淀析出理论研究将更加独立、系统地进行。总之，目前国际上zn-cu包晶合金的发展研究势头迅猛，方兴未艾，zn-cu包晶合金的潜在市场宏大，应用前景十分宽阔。我国锌铜资源丰富，蕴藏量居世界前列，立足国内富有资源，大力发展zn-cu包晶合金的研究和应用，具有重大经济意义。上世纪90年代至今，科研工作者对锌铜包晶合金的发展作了大量的工作。李双明[1]等综述了包晶合金定向凝固中包晶相的形核与生长机制，讨论了利用最高界面生长温度假设以及成分过冷和充分形核判据下包晶合金的微观组织与相选择规律，对包晶相的3种生长机制进行了分析，并在sn-cu包晶合金定向凝固实验中发现其包晶反应不仅存在于凝固界面处，在后续冷却过程中也能进行，最后针对国内外包晶合金定向凝固研究的现状，提出了其需要进一步研究的问题。王猛[2]等为了对包晶合金的凝固组织演化、组织及相选择规律、快速凝固条件下的层片生长结构及其形成原因进行系统性研究，选择了亚包晶、过包晶以及接近包晶点成分的四组试样，在45k/mm的温度梯度和2μm/s-6400μm/s的凝固速度区间进行了定向凝固实验。研究中大仙，随着凝固速度的提高，低速的胞状生长有向高速条件下的有序层片组织转变的趋势，并在3200μm/s以及6400μm/s的高速凝固条件下zn-2.0wt%cu合金中获得了典型的两相层片状生长组织，其组织形貌与较低速度条件下形成的列状胞晶组织有显著差异。采用计算相图方法对zn-cu包晶相图的