电磁场对3003铝合金铸轧板材组织的影响

吕野楠，丁 韧，许光明，尤 涛

(1.辽宁省交通高等专科学校 机电系，辽宁 沈阳 110122; 2.东北大学 材料电磁过程研究教育部重点实验室，辽宁 沈阳 110819)

3×××系铝合金是以Mn为主要合金元素热处理不可强化铝合金，其塑性好、焊接性能好、耐腐蚀性能良好，可加工成板材、管材、型材和线材[1]。该系铝合金具有较大的过冷度，因此在快速冷却时容易产生晶内偏析。Fe元素是主要杂质元素之一，加入适量的Fe元素能减少偏析，又能细化晶粒[2]。宏观偏析是铸轧板带常见的缺陷之一，受铸轧工艺参数、合金元素添加量、液穴深度等多因素影响，导致中心层出现偏析[3-4]。

材料电磁加工(EPM)已成为金属材料基础研究领域的重要研究方向之一，已形成多学科交叉、应用领域广泛、工艺方法众多的一门边缘科学[5-13]。本试验铸轧 3003 铝合金板材，通过常规铸轧与施加电磁铸轧的板材组织对比分析，研究电磁场对3003铝合金板材微观组织及偏析的影响。

1 试验材料与方法

试验用3003铝合金的化学成分(质量分数)：1.2%Mn、0.7%Fe、0.6%Si、0.05% Cu、0.05%Zn，余量为Al。将熔炼炉加热到730 ℃并保温20 min后，加入合金元素，待合金元素完全熔化后搅拌均匀。炉温降至700 ℃，静置30 min。通过熔体供料流槽，在水平式双辊铸轧机上铸轧。电磁铸轧示意图见图 1。静磁场励磁电流为250 A，脉冲电源为SPMD系列脉冲电源，脉冲电流峰值为300 A，铸轧板坯厚度为5 mm。试样采用Leica光学显微镜进行显微组织观察，采用东北大学检测中心的JEOL JXA-8530F电子探针仪进行观察及能谱分析。

图1 电磁场铸轧示意图

2 结果与讨论

2.1 电磁铸轧对板材微观组织的影响

图2a为常规铸轧3003铝合金板材组织。……