【摘 要】
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2A12铝合金广泛应用于航天、航空、船舶、军工等各个领域,在其铸造凝固过程中,获得均匀、细小的等轴晶组织显得尤为重要。由于2A12铝合金中元素含量较高,特别是在铸造生产大尺寸铸锭时,宏观偏析无法避免,极易出现粗大的柱状晶和等轴晶,而且内外分布不均,而造成此现象的根本原因是铸锭凝固时内外温度差较大。因此,本文通过在2A12铝合金熔体心部插入2A12铝合金挤压棒材冷料来改变熔体温度场,保持冷料保温静置
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2A12铝合金广泛应用于航天、航空、船舶、军工等各个领域,在其铸造凝固过程中,获得均匀、细小的等轴晶组织显得尤为重要。由于2A12铝合金中元素含量较高,特别是在铸造生产大尺寸铸锭时,宏观偏析无法避免,极易出现粗大的柱状晶和等轴晶,而且内外分布不均,而造成此现象的根本原因是铸锭凝固时内外温度差较大。因此,本文通过在2A12铝合金熔体心部插入2A12铝合金挤压棒材冷料来改变熔体温度场,保持冷料保温静置不同时间获得铸锭,研究2A12冷料对铸锭凝固组织与性能的影响,同时探讨心部冷料细化晶粒的机制。本文主要研究内容包括:（1）在2A12铝合金熔体心部插入φ20mm冷料,静置不同时间,研究其熔化状态对模铸铸锭组织的影响,探讨φ20mm冷料细化晶粒的机制。（2）在2A12铝合金熔体心部插入φ10mm冷料,静置不同时间,研究其熔化状态对模铸铸锭组织与性能的影响,探讨φ10mm冷料细化晶粒的机制。研究结果表明:（1）在熔体心部插入φ20mm的冷料,当保温静置时间较短时,冷料未完全熔化,冷料周边形成粗大的柱状晶过渡区,随着保温静置时间的延长,冷料逐渐熔化,柱状晶过渡区和铸锭边部的晶粒逐渐变得细小,直至冷料和柱状晶完全熔化,铸锭的晶粒为细小均匀的等轴晶。（2）在熔体心部插入φ 10mm的冷料,随着保温静置时间的延长,冷料逐渐熔化,铸锭的晶粒逐渐变得细小均匀,但是继续延长保温时间,铸锭的晶粒呈现长大趋势。（3）在熔体心部插入φ20mm冷料后,由于液固比较低,熔体温度大幅度降低,从而使熔体初步结晶,之后保温过程中熔体温度回升,柱状晶与冷料共同熔化提供形核质点;而插入φ10mm冷料时,液固比高,冷料不足以使熔体的温度降至液相线以下,不会发生熔体的初步结晶,增加的形核质点全部来源于熔化的冷料。（4）φ10mm冷料对铸锭晶粒的细化作用提升了铸锭的力学性能,静置5s时铸锭的力学性能最高,抗拉强度、屈服强度和延伸率比常规铸锭分别提高了 1 7.5%、7.3%和40.7%,随着静置时间的延长,力学性能有所降低。（5）在常规铸锭和插入冷料静置不同时间的铸锭中,均观察到由粗枝晶和细枝晶组成的双枝晶组织,而且Cu和Mg元素在细枝晶组织的含量高于在粗枝晶组织的含量。（6）2A12铝合金冷料细化晶粒的机制主要有三种:降低过热度、提高冷却速率和提供大量的异质形核质点。
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