強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)Cu-Pb偏晶合金凝固組織影響的研究.pdf

1、Cu-Pb合金是一種典型的有應(yīng)用價(jià)值的偏晶合金，用該合金制備的軸承材料耐磨性能優(yōu)異，但是Cu-Pb合金凝固中難以避免的重力偏析使得制備溶質(zhì)均勻分布的偏晶合金材料非常困難，因而采用各種手段來(lái)抑制這種偏析一直是凝固工作者致力研究的目標(biāo)。 本文中，研究了強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)Cu-Pb亞偏晶合金、偏晶點(diǎn)合金及過(guò)偏晶合金的凝固組織的影響。并且通過(guò)改變磁感應(yīng)強(qiáng)度和凝固速度考察了強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)Cu-70％Pb及Cu-90％Pb凝固組織的影響。得到以下主要結(jié)論：

2、 (1)10T強(qiáng)磁場(chǎng)可以使Cu-30％Pb亞偏晶合金及Cu-36％Pb偏晶點(diǎn)合金中銅相粗化，并使基體中鉛分布均勻。 (2)在30℃/min的冷卻速度下，增加磁感應(yīng)強(qiáng)度，能減緩Cu-70％Pb合金上部富銅顆粒的偏聚；提高合金凝固速度達(dá)到100℃/min時(shí)，10T磁場(chǎng)對(duì)Cu-70％Pb合金的重力偏析抑制效果顯著，合金試樣上部不再是整塊的富銅相，已開始變成大塊的銅顆粒，且在試樣頂部出現(xiàn)了彌散的銅顆粒。 (3)隨著磁感應(yīng)

3、強(qiáng)度的增大，磁場(chǎng)對(duì)Cu-90％Pb合金的比重偏析抑制作用增強(qiáng)。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到8T時(shí)，偏聚明顯減少，12T時(shí)偏聚幾乎完全消失，此時(shí)磁場(chǎng)使銅顆粒的偏析程度降低了約90％。 (4)在凝固速度為30℃/min的情況下，10T磁場(chǎng)已接近全部抑制Cu-90％Pb合金的比重偏析，而當(dāng)凝固速度達(dá)到100℃/min時(shí)，可以獲得第二相均勻分布的Cu-90％Pb合金。 (5)強(qiáng)磁場(chǎng)通過(guò)增加熔體粘度來(lái)減緩第二相顆粒的上浮。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到12

4、T時(shí)，熔體的粘度增加3.5倍左右，液滴的上浮速度也將降低為無(wú)磁場(chǎng)時(shí)的1/3。 (6)磁場(chǎng)可以減輕自然對(duì)流。磁場(chǎng)可以降低描述自然對(duì)流的無(wú)量綱Rayleigh數(shù)和Grashof數(shù)，從而可以減緩因?qū)α鞫斐傻囊旱伍g的碰撞和凝并。隨著磁感應(yīng)強(qiáng)度的增加，磁場(chǎng)對(duì)對(duì)流的抑制作用增強(qiáng)。 (7)由于感生洛倫茲阻力效應(yīng)，縱向磁場(chǎng)也可以阻礙Cu-Pb合金中Cu顆粒的上浮，12T的縱向磁場(chǎng)使顆粒上浮速度降低為無(wú)磁場(chǎng)時(shí)的1/14。縱向磁場(chǎng)對(duì)顆粒由

5、于Marangoni對(duì)流引起的橫向運(yùn)動(dòng)的抑制作用更強(qiáng)，對(duì)50微米銅顆粒而言，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到12T時(shí)，其速度降低為無(wú)磁場(chǎng)時(shí)的1/130。 (8)對(duì)橫向磁場(chǎng)中顆粒上浮速度的計(jì)算表明：橫向磁場(chǎng)對(duì)顆粒的上浮抑制作用強(qiáng)烈，對(duì)50微米銅顆粒而言，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到12T時(shí)，其自由上浮速度可降低為無(wú)磁場(chǎng)時(shí)的1/100。因此利用橫向強(qiáng)磁場(chǎng)有望制備出均質(zhì)偏晶合金。 綜上所述，本文結(jié)果表明，通過(guò)增加磁感應(yīng)強(qiáng)度，提高冷卻速率，調(diào)整磁力線方向，