不銹鋼-純鋁固液半連續(xù)復(fù)合鑄造工藝研究.pdf

1、本課題采用固液半連續(xù)復(fù)合鑄造法制備不銹鋼-純鋁空心管狀靶材。首先根據(jù)不銹鋼/純鋁鑄造復(fù)合的特點(diǎn)，創(chuàng)建描述復(fù)合鑄錠鑄造過程的數(shù)學(xué)模型，并利用商業(yè)軟件Fluent模擬了復(fù)合鑄錠鑄造過程中的流場、溫度場以及凝固過程。采用固液復(fù)合半連續(xù)鑄造法制備了304不銹鋼/純鋁雙金屬復(fù)合管材，并對其微觀組織及力學(xué)性能進(jìn)行研究分析，確定了復(fù)合機(jī)制和最佳鑄造工藝。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)數(shù)值模擬結(jié)果表明，隨著鑄造速度的增加，不銹鋼與鋁熔體的接觸時(shí)間

2、縮短。隨著鑄造溫度的增加，鋁液的液穴加深，不銹鋼與鋁熔體的接觸時(shí)間增加;
　　(2)不銹鋼/純鋁固液鑄造復(fù)合過程中界面反應(yīng)過程為:不銹鋼與鋁界面處生成FeAl3相→FeAl3相層增厚→靠近鋼基體一側(cè)的FeAl3相層表面生成Fe2Al5及FeAl2相→鋁熔體內(nèi)部生成共晶組織Al+FeAl3;
　　(3)隨著鑄造速度的增加，不銹鋼-純鋁界面處化合物層厚度以及不銹鋼基體中元素在鋁中擴(kuò)散的距離均減小。隨著鑄造溫度的增加，界面處化合物

3、層厚度以及不銹鋼基體中元素在鋁中擴(kuò)散的距離均先增大后減小;
　　(4)不銹鋼-純鋁復(fù)合鑄錠界面界面的斷裂方式為脆性斷裂，拉剪切強(qiáng)度隨著界面處化合物層的厚度的增加而減小。其剪切強(qiáng)度由界面處相種類、數(shù)量和分布均勻與否所決定，所以界面化合物層厚度越薄，界面處形成的相種類相對越少且越均勻，導(dǎo)致相界面減少，因此試樣的拉剪切強(qiáng)度越高;
　　(5)根據(jù)不同工藝條件下試樣的剪切強(qiáng)度分析，獲得擁有高界面復(fù)合強(qiáng)度鑄錠的鑄造工藝為:澆注溫度為80