电磁搅拌对TiB 2 颗粒增强钢组织和力学性能的影响
发布时间：2022-02-10 13:33
在立式线型电磁搅拌器的作用下凝固制备TiB2颗粒增强钢,研究了电磁搅拌对组织中的颗粒形态和尺寸分布,以及对材料的Vickers硬度分布和拉伸力学性能的影响。结果表明,电磁搅拌有效地细化了颗粒增强钢中的初生TiB2颗粒尺寸,颗粒平均尺寸随励磁电流的上升而逐步减小。较高的励磁电流下颗粒的分布更均匀弥散,且去除了颗粒周围的裂缝缺陷。电磁搅拌降低了TiB2颗粒增强钢的宏观偏析,减小了铸锭中不同高度组织的硬度差。较大的励磁电流有助于提高材料的平均硬度,在350 A励磁电流下硬度达到275 HV。电磁搅拌可提高TiB2颗粒增强钢的抗拉强度和断裂应变,励磁电流为350 A时,抗拉强度达到520.2 MPa,断裂应变约为8.5%。颗粒细化的主要原因是受到电磁搅拌下的熔体流动冲击和电磁力的作用。理论分析了颗粒所受电磁力的影响因素,电磁力随磁场强度升高而增大,随熔体温度的上升而减小,随颗粒尺寸的增加而增大。
【文章来源】：金属学报. 2020,56(09)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
有无电磁搅拌作用下TiB2颗粒增强钢的XRD谱
铸锭沿纵向剖开，在不同高度进行线切割取样，以纵剖面一侧为观察面，预磨后在10%HClO4(体积分数)水溶液中进行电化学抛光。采用Ultra Plus场发射扫描电镜(FESEM)观察试样凝固微观组织，同时采用电镜内置能谱仪(EDS)对组织中的相成分进行分析，对Ti B2颗粒进行尺寸统计。铸锭制成标准拉伸试样(ISO 6892-1:2011[30])，采用AG-X 100 kN万能试验机进行拉伸性能测试。采用THVP-50型Vickers硬度计进行硬度测试，载荷100 N，保持时间15 s。采用PANalytical X"Pert pro型X射线衍射分析仪(XRD)进行相结构分析。2 实验结果
图2 有无电磁搅拌作用下TiB2颗粒增强钢的XRD谱电磁搅拌可以显著细化组织中的TiB2颗粒，且随着电流强度由100 A增至350 A，颗粒尺寸逐步减小(图3b～d)。即使相距较近的颗粒也可体现出明显的尺寸差距，破碎后的颗粒尺寸大幅减小(图4c)。在施加搅拌作用后，只有少数尺寸较大的TiB2颗粒具有六边形或四边形的几何形状(图4c和d)，保持规则几何形状的大颗粒是尚未被液流或颗粒间撞击而破坏的初生颗粒，此种颗粒的数量随着励磁电流的上升而逐渐减少。被击碎后的小尺寸颗粒失去了规则的棱角和棱边，呈不规则形状(图4c和d)。虽然施加磁场后颗粒仍会发生团聚现象，但随着组织的细化，颗粒群之间的间隙也逐渐减小，较高的电流强度磁场下，颗粒的分布更加弥散和均匀。较低的100 A电流磁场下，颗粒周围仍有裂纹(图4b)，但在较高电流强度下，随着颗粒的尺寸减小，颗粒周围的裂缝缺陷也得到去除(图4c)。在施加350 A电流磁场的试样中，发现颗粒在一些位置形成环状(图3d和4d)，环直径约为100～400μm,TiB2颗粒在环状外围分布，环内是圆形的空白区。分析认为这是立式电磁搅拌在熔体中形成的局部环状对流，颗粒在环流中组成圆形队列，在铸锭纵剖面上表现为环形。与同试样其它区域的颗粒相比，环状区附近的TiB2颗粒尺寸显得更小(图3d)，并且环状区附近还出现数量较多的极细小颗粒(图4d)，尺寸小于5μm，表明环流可促进颗粒的破碎和细化。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Analysis of cracking phenomena in continuous casting of 1Cr13 stainless steel billets with final electromagnetic stirring[J]. Yu Xu,Rong-jun Xu,Zheng-jie Fan,Cheng-bin Li,An-yuan Deng,En-gang Wang. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2016(05)
本文编号：3618977
【文章来源】：金属学报. 2020,56(09)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
有无电磁搅拌作用下TiB2颗粒增强钢的XRD谱
铸锭沿纵向剖开，在不同高度进行线切割取样，以纵剖面一侧为观察面，预磨后在10%HClO4(体积分数)水溶液中进行电化学抛光。采用Ultra Plus场发射扫描电镜(FESEM)观察试样凝固微观组织，同时采用电镜内置能谱仪(EDS)对组织中的相成分进行分析，对Ti B2颗粒进行尺寸统计。铸锭制成标准拉伸试样(ISO 6892-1:2011[30])，采用AG-X 100 kN万能试验机进行拉伸性能测试。采用THVP-50型Vickers硬度计进行硬度测试，载荷100 N，保持时间15 s。采用PANalytical X"Pert pro型X射线衍射分析仪(XRD)进行相结构分析。2 实验结果
图2 有无电磁搅拌作用下TiB2颗粒增强钢的XRD谱电磁搅拌可以显著细化组织中的TiB2颗粒，且随着电流强度由100 A增至350 A，颗粒尺寸逐步减小(图3b～d)。即使相距较近的颗粒也可体现出明显的尺寸差距，破碎后的颗粒尺寸大幅减小(图4c)。在施加搅拌作用后，只有少数尺寸较大的TiB2颗粒具有六边形或四边形的几何形状(图4c和d)，保持规则几何形状的大颗粒是尚未被液流或颗粒间撞击而破坏的初生颗粒，此种颗粒的数量随着励磁电流的上升而逐渐减少。被击碎后的小尺寸颗粒失去了规则的棱角和棱边，呈不规则形状(图4c和d)。虽然施加磁场后颗粒仍会发生团聚现象，但随着组织的细化，颗粒群之间的间隙也逐渐减小，较高的电流强度磁场下，颗粒的分布更加弥散和均匀。较低的100 A电流磁场下，颗粒周围仍有裂纹(图4b)，但在较高电流强度下，随着颗粒的尺寸减小，颗粒周围的裂缝缺陷也得到去除(图4c)。在施加350 A电流磁场的试样中，发现颗粒在一些位置形成环状(图3d和4d)，环直径约为100～400μm,TiB2颗粒在环状外围分布，环内是圆形的空白区。分析认为这是立式电磁搅拌在熔体中形成的局部环状对流，颗粒在环流中组成圆形队列，在铸锭纵剖面上表现为环形。与同试样其它区域的颗粒相比，环状区附近的TiB2颗粒尺寸显得更小(图3d)，并且环状区附近还出现数量较多的极细小颗粒(图4d)，尺寸小于5μm，表明环流可促进颗粒的破碎和细化。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Analysis of cracking phenomena in continuous casting of 1Cr13 stainless steel billets with final electromagnetic stirring[J]. Yu Xu,Rong-jun Xu,Zheng-jie Fan,Cheng-bin Li,An-yuan Deng,En-gang Wang. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2016(05)
本文编号：3618977
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