水平连续电磁铸造技术利用电磁力对熔体加压、搅拌,从而改善合金的凝固组织,提高铸锭的表面和内在质量,减少工序、降低制造成本。由于铜合金的凝固组织及微观结构较为复杂,使用传统的铸造工艺制备容易出现合金元素偏析、第二相分布不均、晶粒粗大及缩松缩孔等缺陷,极大地影响了合金的使用性能。因此,使用电磁连续铸造技术改善铜合金的微观组织在市场上受到了广泛关注。由电磁场产生的搅拌力可以细化铜合金晶粒、抑制合金元素的偏析、改善第二相分布等,使合金具有高强度、高韧性和优异的耐磨性等。目前,此种工艺方法已经广泛应用于汽车、轮船和航空航天等领域。
大连理工大学电磁凝固控制团队经过十几年的科研攻关,开发了包括锡青铜、铁白铜、黄铜和铅青铜等在内的多种铜合金的水平连续电磁铸造技术,开发出非真空下Cu-Cr-Zr合金的成分调控与电磁成型新方法,发明非真空下多腔熔炼和渣-气分段保护的微量活性元素成分调控技术,发明大盘重Cu-Cr-Zr圆坯水平电磁连铸技术。攻克了含微量Zr等易氧化元素铜合金非真空水平连铸生产的技术难关,建立世界第一条Cu-Cr-Zr合金水平电磁连铸生产线,填补了我国高强高导接触线制备技术的空白。生产的Cu-Cr-Zr合金接触线成品平均抗拉强度610MPa,导电率79.85%IACS,性能在国内外报道中最高。京-沪高铁2010年在冲高段列车速度达到486.1km/h,刷新了当时世界铁路运营试验最高速度,研究成果获得了2015年国家技术发明二等奖。相关技术包括:
1、厚壁铜镍合金管坯水平连续铸造的电磁改性
2、大直径铜合金管坯水平连续铸造的电磁改性
3、黄铜圆坯水平连续铸造的应用
4、铅青铜合金铸造第二相的电磁调控
5、根据市场需求,其他高性能铜合金连续铸造电磁改性的研发及应用
图1 BFe10铜管坯的凝固组织,ϕ83´21mm(实验室)
图2 大直径铜合金管坯的凝固组织
图3 不同磁场强度下合金铸锭的宏观组织,ϕ=200mm
图4 产业化应用现场
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@ 2025, 大连理工大学金属凝固电磁控制团队