交变磁场-压力协同场对真空差压铸造ZL114A合金枝晶生长及致密度的影响

为强化复杂薄壁铝合金凝固末期补缩,获得高致密ZL114A铝合金铸件,在真空差压铸造机上构建磁场发生装置.系统研究了磁感应强度和分级加压压差对不同轴径ZL114A试样枝晶形态、取向、二次枝晶间距(SDAS)、致密度的影响,揭示了交变磁场-压力协同场下合金的凝固行为,建立了交变磁场-压力协同场下熔体对流挤渗方程.结果表明,协同场下的熔体质点受洛伦兹力和压力影响持续运动,并伴随初生枝晶碎断、浮游、二次生长及变形,故凝固组织趋于等轴化,粗大树枝晶转变为细小蔷薇晶.此外,XRD图谱显示主晶面(111)衍射峰强度随磁感应强度增加而增加,证实交变磁场促进低阶晶面枝晶择优生长.强磁场下金属原子运动剧烈,引起熔体过热影响凝固进而导致组织粗化.因此,随着磁感应强度增加,合金SDAS(二次枝晶臂间距)先减小后增大,致密度先增大后减小,理想磁场强度为24mT,此时提高分级加压压差有利于枝晶细化和凝固补缩.