第11卷第1期 2011年2月
过程工程学报
The Chinese Journal of Process Engincering
脉冲电场对Fe-C-P系合金熔体凝固过程的影响研究
洪鹏，王海川，李新，李杰，廖直友，钱章秀
(安徽工业大学冶金与资源学院，安徽马鞍山243002)
Vol.11 No.1 Feb.2011
摘要：在Fe-C-P系合金熔体的凝固过程中加入脉冲电场能有效减轻晶界偏聚，改善凝固组织，同时也引起了元素的迁移和重新分布，C元素与P元素旱现出相似的迁移规律，随着电压的增加，P元素偏析标准偏差从1.67降到1.26， C元素也由1.03降到0.65.处理后的熔体凝周组织中夹杂物主要分布在中心区域，凝周组织中未观察到含磷夹杂物，存在少量MnS和Al,O夹杂物
关键调：脉冲电场，凝固组织，迁移，夹杂物
文献标识码：A
中图分类号：TF748
前言 1
文章编号：1009-606X(2011)01-007906
实验 2
对金属材料凝固过程的控制是改善凝固组织，获得高质量铸件的关键所在，近几十年来，在避固过程中加入电场处理遂新引起冶金工作者的关注，电场的作用方式大致可以分为两类：一是连续电流的作用，二是脉冲电流的作用.前者始于上个世纪六十年代"]，研究(2-4)表明在凝固过程中加入连续电流可以显著细化晶粒组织：脉冲电流处理技术是指在液态金属凝固过程中施加电场来控制材料凝固组织和性能的一种方法[5]
近年来，脉冲电场作用下的金属凝固引起国内外学者的广泛关注。Barmak等l6]对60%Sn-40%Pb和63%Pb 37%Sb二种合金进行实验，处理后发现电脉冲使得两种合金的共晶团簇大大减少：Nakada等[7]研究发现电脉冲对 Sn-15%Pb合金有着明显的细化效果，树枝晶向颗粒状细晶转化.肖蕴华等[8]采用对比实验对ZA12合金进行了脉冲电场处理，在合金的整个凝固过程中都进行了脉冲电流处理的试样，其凝固组织得到了很好的细化，合金的凝固组织已从发达的枝状晶变为细碎的小枝晶和近球状组织；从已有的文献看(9-14]，通过对低熔点合金施加脉冲电场，发现脉冲电流对改善凝固组织颜有成效。但是受到设备和工艺的限制，脉冲电场对凝固组织的影响机理仍不清楚，并且大部分研究都集中在低熔点合金，对高熔点钢液的相关报道还在起步阶段119
本研究开展了脉冲电场处理Fe-C-P系三元合金熔体凝固过程的影响研究.利用光学显微镜(OM)观察熔体金相组织；利用金属原位分析仪(OPA技术)对凝固组织底部横断面区域进行成分扫描，对试样中C、P元素的分布和迁移特性做探索性研究：利用扫描电镜(SEM)
观察并确定试样中夹杂物的种类、大小及分布状况收稿日期：201008-19，修回日期：20101225
基金项目：国家自然科学基金-例铁联合研究基金资助项目(编号：50774108)
2.1实验主要原料
(1)工业纯铁(e[Fe)>99.97%)；(2)碳：石墨粉：(3) 电解锰(α[Mn]≥99.9%)：(4)磷铁：α[P]=17.90%，α[Si) 1.87%, [Mn)=0.47%, α[C}0.224%, α[S]=0.0681% 2.2实验仪器与设备
实验装置如图1所示，
0
oO
1. Pulsed electric field generator2. Electrode
4. Protection crucible 7. Thermocouple
图1实验装置示意图
3. Refractory
5. Alumina crucible6. Metal Melt 8. Temperature controller
Fig.1 Schematic diagram of experimental apparatus
主要设备与仪器有：陶瓷纤维马弗炉：实验加热装置，具有升温快，操作简便的特点，如图1；主要参数：温度自室温升至~1200℃时间t<60min，功率5kW；高频脉冲电场发生器：电脉冲发生装置，具有功率大，可控性好的特点，如图1(1)：主要参数型号：HWY-I，电压范围：0~9V，电流范围：0~3000A：0PA100金属原位分析仪：OlympusBX-51光学显微镜：JSM-6510LV
作者篇介：洪鹏(1984-)，男，安徽省钢陵市人，硕士研究生，治金工程专业；王海川，通讯联系人，E-mail:which0555@163.com
万方数据