本發(fā)明屬于輕合金熔體處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種輕合金熔體磁致振動(dòng)凝固的裝置及方法。

背景技術(shù)：

振動(dòng)是改變金屬凝固行為的十分有效的方法。如凝固時(shí)，施加機(jī)械振動(dòng)、氣動(dòng)式振動(dòng)、電磁式振動(dòng)及超聲波式振動(dòng)等，均對(duì)凝固過(guò)程中合金的溫度場(chǎng)、流場(chǎng)、濃度場(chǎng)以及形核和長(zhǎng)大等凝固行為產(chǎn)生影響。其中機(jī)械振動(dòng)對(duì)改變金屬凝固行為具有十分顯著的效果，是金屬振動(dòng)凝固中最常用的方法之一。采用合理的機(jī)械振動(dòng)機(jī)制處理合金熔體，對(duì)細(xì)化晶粒、抑制枝晶和抑制合金元素偏析有顯著效果，能極大提高鑄錠質(zhì)量。

早在20世紀(jì)初期，Sokolov將施加于金屬凝固過(guò)程中的機(jī)械振動(dòng)作為一項(xiàng)晶粒細(xì)化技術(shù)提出。20世紀(jì)中期，日本大野篤美經(jīng)過(guò)研究認(rèn)為：振動(dòng)將會(huì)產(chǎn)生液面擾動(dòng)，從而加快了凝固初期型壁上晶粒的游離，增加金屬液中晶核數(shù)量，從而使晶粒得以細(xì)化。機(jī)械振動(dòng)鑄造對(duì)細(xì)化晶粒、均勻組織、凈化熔體、增強(qiáng)補(bǔ)縮、增加致密度、提高材料力學(xué)性能等都有顯著效果。但在振動(dòng)鑄造中必須針對(duì)不同合金采用合理的振動(dòng)制度。若振動(dòng)所選取的頻率、振幅不當(dāng)，則會(huì)導(dǎo)致合金偏析嚴(yán)重、凝固組織惡化。而目前的機(jī)械振動(dòng)裝置頻率可調(diào)范圍普遍較小，且不利于操作，導(dǎo)致機(jī)械振動(dòng)不能很好地應(yīng)用于輕合金鑄錠的生產(chǎn)中。

本發(fā)明采用磁致振動(dòng)的方式使振動(dòng)桿振動(dòng)強(qiáng)度和頻率方便易調(diào)，便于針對(duì)不同種類、牌號(hào)的合金鑄造過(guò)程中選用適當(dāng)?shù)恼駝?dòng)機(jī)制來(lái)提高鑄件的質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)鎂、鋁等輕合金凝固過(guò)程中易于出現(xiàn)成分偏析、晶粒組織粗大且不均等問(wèn)題。本發(fā)明提供一種輕合金熔體磁致振動(dòng)凝固的裝置及方法。該裝置采用磁致振動(dòng)方式，改變了輕合金熔體凝固行為。該方法利用磁致振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)合金熔體處理中的外場(chǎng)作用，改變合金的凝固行為。具體過(guò)程是通入交流電的勵(lì)磁線圈產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)，振動(dòng)桿受到磁場(chǎng)力的作用而振動(dòng)。在輕合金熔體處理過(guò)程中，將振動(dòng)桿伸入輕合金熔體中，磁致振動(dòng)的機(jī)械波通過(guò)振動(dòng)桿被導(dǎo)入輕合金熔體，進(jìn)而改變合金凝固行為。

本發(fā)明的一種輕合金熔體磁致振動(dòng)凝固的裝置，包括振動(dòng)桿、固定架蓋板和感應(yīng)磁場(chǎng)產(chǎn)生系統(tǒng)；所述的振動(dòng)桿固定于固定架蓋板的中心位置，振動(dòng)桿的周向外側(cè)設(shè)置有感應(yīng)磁場(chǎng)產(chǎn)生系統(tǒng)，振動(dòng)桿通過(guò)感應(yīng)磁場(chǎng)產(chǎn)生系統(tǒng)提供振動(dòng)驅(qū)動(dòng)力。

所述的固定架蓋板以下的振動(dòng)桿的周向設(shè)置有感應(yīng)磁場(chǎng)產(chǎn)生系統(tǒng)。

所述的振動(dòng)桿為階梯桿，階梯桿細(xì)端穿過(guò)固定架蓋板，固定架蓋板上部的階梯桿細(xì)端設(shè)置有彈簧壓片，在彈簧壓片與固定架蓋板之間設(shè)置有彈簧；階梯桿粗端的階梯臺(tái)緊鄰固定架蓋板下表面。

所述的彈簧壓片為2～3片。

所述的振動(dòng)桿把磁致振動(dòng)導(dǎo)入輕合金熔體。

所述的振動(dòng)桿的上端設(shè)置有永久磁鐵，振動(dòng)桿的永久磁鐵端吊接在固定架蓋板的下表面。

所述的帶有永久磁鐵的振動(dòng)桿的上端設(shè)置有法蘭盤結(jié)構(gòu)，帶有永久磁鐵的振動(dòng)桿通過(guò)螺栓固定于固定架蓋板的下表面，帶有永久磁鐵的振動(dòng)桿和固定架蓋板之間設(shè)置有橡膠墊片，且螺栓對(duì)應(yīng)固定架蓋板的部分為螺紋結(jié)構(gòu)，螺栓對(duì)應(yīng)橡膠墊片和振動(dòng)桿部分為光桿。

所述的永久磁鐵為固定式永久磁鐵。

所述的永久磁鐵能夠增加振動(dòng)桿的振幅。

所述的振動(dòng)桿采用分體式結(jié)構(gòu)，分為振動(dòng)桿上桿和振動(dòng)桿下桿，振動(dòng)桿上桿和振動(dòng)桿下桿之間通過(guò)螺紋結(jié)構(gòu)或固定銷連接。

所述的感應(yīng)磁場(chǎng)產(chǎn)生系統(tǒng)與振動(dòng)桿上部靠近，以使感應(yīng)磁場(chǎng)產(chǎn)生系統(tǒng)充分發(fā)揮作用。

所述的感應(yīng)磁場(chǎng)產(chǎn)生系統(tǒng)為勵(lì)磁線圈。

所述的感應(yīng)磁場(chǎng)產(chǎn)生系統(tǒng)配裝有冷卻系統(tǒng)，冷卻方式有兩種：

第一種，采用中空的勵(lì)磁線圈，冷卻水加入勵(lì)磁線圈的中空管道內(nèi)，進(jìn)行冷卻；

第二種，將勵(lì)磁線圈置于冷卻水腔中，向冷卻水腔中通入冷卻水，對(duì)勵(lì)磁線圈進(jìn)行冷卻；

感應(yīng)磁場(chǎng)產(chǎn)生系統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)的作用是對(duì)勵(lì)磁線圈進(jìn)行降溫。

所述的感應(yīng)磁場(chǎng)產(chǎn)生系統(tǒng)通過(guò)裝置外殼固定于固定架蓋板上。

所述的裝置外殼通過(guò)連接螺桿與固定架蓋板連接。

所述的振動(dòng)桿材質(zhì)為低碳鋼、石墨或鈦合金中的一種。

所述的振動(dòng)桿材質(zhì)根據(jù)處理的輕合金熔體的不同而有區(qū)別，其中，當(dāng)輕合金為鎂合金時(shí)，振動(dòng)桿的材料為低碳鋼，其含碳量在0.1～0.8％；當(dāng)輕合金為鋁合金時(shí)，振動(dòng)桿的材料為石墨或鈦合金中的一種。

在使用時(shí)，整個(gè)輕合金熔體磁致振動(dòng)凝固的裝置通過(guò)振動(dòng)桿的上端或固定架蓋板與升降裝置相連接。

所述的升降裝置可以控制振動(dòng)桿的升降幅度，用來(lái)調(diào)節(jié)振動(dòng)桿伸入輕合金熔體的深度。

所述的升降裝置由步進(jìn)電機(jī)控制。

其中，所述的勵(lì)磁線圈在通入交流電時(shí)，能產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)，勵(lì)磁線圈產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)，振動(dòng)桿受到磁場(chǎng)力的作用而振動(dòng)，通過(guò)改變交流電的電流強(qiáng)度和電流頻率，可以改變磁場(chǎng)強(qiáng)度和振動(dòng)桿振動(dòng)強(qiáng)度；

本發(fā)明的采用輕合金熔體磁致振動(dòng)凝固的裝置，進(jìn)行輕合金熔體磁致振動(dòng)凝固的方法，按照以下步驟進(jìn)行：

步驟1，準(zhǔn)備工作：

(1)坩堝中熔煉輕合金，并保溫；其中，輕合金熔體的保溫溫度高于輕合金熔體液相線50～100℃；

(2)將振動(dòng)桿預(yù)熱，預(yù)熱溫度為輕合金熔煉溫度±20℃，保溫0.5～1h；

(3)將預(yù)熱后的振動(dòng)桿浸入輕合金熔體；

步驟2，輕合金熔體的磁致振動(dòng)處理：

向感應(yīng)磁場(chǎng)產(chǎn)生系統(tǒng)通入交流電，交流電頻率為1～100Hz，電流強(qiáng)度為10～250A，振動(dòng)桿產(chǎn)生相應(yīng)頻率的振動(dòng)；進(jìn)行輕合金熔體磁致振動(dòng)處理的時(shí)間為5～250s；磁致振動(dòng)處理時(shí)，輕合金熔體的溫度為保溫溫度；

步驟3，輕合金凝固：

將磁致振動(dòng)處理后的輕合金進(jìn)行冷卻，凝固后，獲得輕合金鑄錠。

所述步驟1(1)的具體操作為：按照輕合金配比配料，將輕合金加入坩堝中，熔煉至熔融狀態(tài)，進(jìn)行精煉、凈化處理，在坩堝中保溫10～15min至熔體溫度均勻，得到輕合金熔體，其中，輕合金熔體的保溫溫度高于輕合金熔體液相線50～100℃；

所述步驟1(2)中，將振動(dòng)桿預(yù)熱前，向感應(yīng)磁場(chǎng)產(chǎn)生系統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)中，通入冷卻水，待冷卻水水流穩(wěn)定后，將振動(dòng)桿進(jìn)行預(yù)熱。

所述步驟1(2)中，所述的振動(dòng)桿進(jìn)行預(yù)熱的方式為采用乙炔烘烤后在立式管式爐中保溫。

所述步驟1(2)中，將振動(dòng)桿下桿進(jìn)行預(yù)熱。

所述步驟1(3)中，所述的將振動(dòng)桿浸入輕合金熔體中，采用升降裝置調(diào)節(jié)，振動(dòng)桿浸入輕合金熔體中的深度為1～3cm。

所述步驟1(3)中，將振動(dòng)桿下桿浸入輕合金熔體。

所述步驟3中，所述的冷卻為在坩堝外側(cè)直接噴水冷卻，也可以把熔體移入鑄造模后在鑄造模外側(cè)噴水冷卻，或者把熔體移入半連續(xù)鑄造結(jié)晶器中噴水冷卻；

所述的輕合金熔體磁致振動(dòng)凝固的方法中，當(dāng)輕合金為鎂合金時(shí)，鎂合金熔體在整個(gè)過(guò)程中均要采用CO₂+5％5F₆混合氣體進(jìn)行保護(hù)，以避免鎂合金熔體的氧化與燃燒。

本發(fā)明的一種輕合金熔體磁致振動(dòng)凝固的裝置及方法，其優(yōu)點(diǎn)在于：

振動(dòng)強(qiáng)度與頻率方便可調(diào)的磁致振動(dòng)裝置安裝方便，操作簡(jiǎn)單，通入改變勵(lì)磁線圈中電流強(qiáng)度和電流頻率，可以調(diào)節(jié)磁場(chǎng)強(qiáng)度，從而調(diào)節(jié)振動(dòng)桿振動(dòng)強(qiáng)度和振動(dòng)頻率，調(diào)節(jié)方式簡(jiǎn)單方便。

在磁致振動(dòng)作用下，成長(zhǎng)中的枝晶被擊碎，晶核數(shù)目增加，輕合金熔體溫度場(chǎng)得到改善，極大提高鑄錠凝固的均勻性，顯著降低鑄錠鑄造缺陷的尺寸效應(yīng)，可以獲得宏觀偏析小，晶粒細(xì)化，組織差別小的鑄錠，極大提高輕合金鑄錠的冶金質(zhì)量。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的輕合金熔體磁致振動(dòng)凝固的裝置A結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1、振動(dòng)桿上桿；2、彈簧壓片；3、彈簧；5、固定架蓋板；6、螺紋結(jié)構(gòu)；7、振動(dòng)桿下桿；8、感應(yīng)磁場(chǎng)產(chǎn)生系統(tǒng)；9、連接螺桿；10、裝置外殼；11、輕合金熔體；12、坩堝；

圖2是本發(fā)明輕合金熔體磁致振動(dòng)凝固的裝置B結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1、振動(dòng)桿上桿；4、法蘭盤結(jié)構(gòu)；5、固定架蓋板；6、螺紋結(jié)構(gòu)；7、振動(dòng)桿下桿；8、感應(yīng)磁場(chǎng)產(chǎn)生系統(tǒng)；9、連接螺桿；10、裝置外殼；11、輕合金熔體；12、坩堝；13、橡膠墊片；14、永久磁鐵；

圖3為實(shí)例中圓形鑄錠橫截面上的金相組織觀察取樣部位示意圖；

圖4為熔體不經(jīng)處理和本發(fā)明實(shí)施例1處理后的Mg-6Zn鎂合金鑄錠上、中、下位置的宏觀組織對(duì)比；

圖5為熔體不經(jīng)處理和本發(fā)明實(shí)施例1處理后的Mg-6Zn鎂合金鑄錠微觀組織對(duì)比；

圖6為熔體不經(jīng)處理和本發(fā)明實(shí)施例2處理后的AZ80鎂合金鑄錠宏觀組織對(duì)比；

圖7為熔體不經(jīng)處理和本發(fā)明實(shí)施例3處理后的Al-20％Si合金鑄錠微觀組織對(duì)比。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明實(shí)施例采用的輕合金熔體磁致振動(dòng)凝固的裝置A的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示；

本發(fā)明實(shí)施例采用的輕合金熔體磁致振動(dòng)凝固的裝置B的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示；

本發(fā)明實(shí)施例中圓形鑄錠橫截面上的金相組織觀察取樣部位示意圖如圖3所示。

當(dāng)輕合金為鎂合金時(shí)，振動(dòng)桿的材料為低碳鋼，其含碳量在0.1～0.8％；當(dāng)輕合金為鋁合金時(shí)，振動(dòng)桿的材料為石墨或鈦合金中的一種。

實(shí)施例1

一種輕合金熔體磁致振動(dòng)凝固的裝置A，包括振動(dòng)桿、固定架蓋板5和感應(yīng)磁場(chǎng)產(chǎn)生系統(tǒng)8；振動(dòng)桿為階梯桿，階梯桿細(xì)端穿過(guò)固定架蓋板5，固定架蓋板5上部的階梯桿細(xì)端設(shè)置有彈簧壓片2，在彈簧壓片2與固定架蓋板5之間設(shè)置有彈簧3；階梯桿粗端的階梯臺(tái)緊鄰固定架蓋板5下表面。振動(dòng)桿上部的周向外側(cè)設(shè)置有感應(yīng)磁場(chǎng)產(chǎn)生系統(tǒng)8，振動(dòng)桿通過(guò)感應(yīng)磁場(chǎng)產(chǎn)生系統(tǒng)8提供振動(dòng)驅(qū)動(dòng)力。

振動(dòng)桿采用分體式結(jié)構(gòu)，分為振動(dòng)桿上桿1和振動(dòng)桿下桿7，振動(dòng)桿上桿1和振動(dòng)桿下桿7之間通過(guò)螺紋結(jié)構(gòu)6連接。

感應(yīng)磁場(chǎng)產(chǎn)生系統(tǒng)8為中空的勵(lì)磁線圈，其冷卻方式為將冷卻水加入勵(lì)磁線圈的中空管道內(nèi)，進(jìn)行冷卻。

感應(yīng)磁場(chǎng)產(chǎn)生系統(tǒng)8通過(guò)裝置外殼10固定于固定架蓋板5上，裝置外殼10通過(guò)連接螺桿9與固定架蓋板5連接。

一種鎂合金熔體磁致振動(dòng)凝固的方法，采用上述裝置，按照以下步驟進(jìn)行：

步驟1，準(zhǔn)備工作：

(1)按照Mg-6Zn鎂合金配比配料，將Mg-6Zn鎂合金熔煉至熔融狀態(tài)，進(jìn)行精煉、凈化處理，在坩堝12中，680℃保溫10min，至熔體溫度均勻，得到Mg-6Zn鎂合金熔體11；

(2)向磁致振動(dòng)裝置中空的勵(lì)磁線圈中，通入冷卻水；

(3)冷卻水水流穩(wěn)定后，采用乙炔烘烤，將振動(dòng)桿下桿7進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為700℃，并在立式管式爐中保溫0.5h；

(4)待鎂合金熔體到達(dá)設(shè)定溫度后，調(diào)節(jié)由步進(jìn)電機(jī)控制的升降裝置，將預(yù)熱后的振動(dòng)桿的下桿7浸入Mg-6Zn鎂合金熔體11中，浸入深度為2cm；

步驟2，鎂合金熔體的磁致振動(dòng)處理：

向勵(lì)磁線圈通入交流電，交流電頻率為15Hz，電流強(qiáng)度為80A；進(jìn)行Mg-6Zn鎂合金熔體進(jìn)行磁致振動(dòng)處理，處理時(shí)間為60s；Mg-6Zn鎂合金熔體的溫度為680℃(高于其液相線約50℃)；

步驟3，鎂合金鑄造：

在坩堝外側(cè)直接噴水將Mg-6Zn鎂合金冷卻，凝固后，獲得Mg-6Zn鎂合金鑄錠。

Mg-6Zn鎂合金熔體在整個(gè)過(guò)程中均要采用CO₂+5％SF₆混合氣體進(jìn)行保護(hù)。

圖4為熔體不經(jīng)過(guò)磁致振動(dòng)處理與本實(shí)施例1所述方法處理后的Mg-6Zn鎂合金鑄錠上中下位置的宏觀組織對(duì)比。

可見(jiàn)，熔體未經(jīng)磁致振動(dòng)處理時(shí)其鑄錠晶粒尺寸明顯比熔體經(jīng)過(guò)磁致振動(dòng)處理后的大；未經(jīng)過(guò)磁致處理的熔體從外層到中心晶粒尺寸變化比較大，表層為細(xì)小的等軸晶，向內(nèi)接著是柱狀晶區(qū)，到了中心位置為尺寸較大的等軸晶；熔體經(jīng)過(guò)處理之后的鑄錠晶粒整體比較細(xì)小，多為等軸晶，從邊部到中心晶粒的尺寸變化量小，沒(méi)有出現(xiàn)表面細(xì)小等軸晶、中部柱狀晶、中心等軸晶這一典型的鑄錠凝固組織。

通過(guò)對(duì)比可以看出，熔體經(jīng)過(guò)處理的鑄錠其晶粒比熔體未經(jīng)處理過(guò)的鑄錠相同部位的晶粒要明顯細(xì)小。

圖5為熔體不經(jīng)磁致振動(dòng)處理和本實(shí)施例1所示方法處理后的Mg-6Zn合金凝固組織對(duì)比。

可見(jiàn)，圖5(a)熔體未經(jīng)磁致振動(dòng)處理的凝固組織比較粗大，有粗大的枝晶存在，析出相呈連續(xù)狀分布在晶界上，并且比較發(fā)達(dá)，同時(shí)晶內(nèi)有少量析出物；

圖5(b)采用本實(shí)施例1所示方法所獲得的凝固組織變得非常細(xì)小，晶粒熔斷現(xiàn)象明顯，析出物不再是網(wǎng)格狀或者樹(shù)枝狀，析出相的形態(tài)也由原來(lái)細(xì)長(zhǎng)的樹(shù)枝狀變?yōu)槎檀值娜湎x(chóng)狀、球狀并且彌散分布在晶體內(nèi)。

可見(jiàn)加入磁致振動(dòng)裝置處理熔體能提高鎂合金凝固組織均勻性，細(xì)化晶粒，改變析出相形態(tài)，改變鎂合金凝固行為。

實(shí)施例2

一種輕合金熔體磁致振動(dòng)凝固的裝置A，包括振動(dòng)桿、固定架蓋板5和感應(yīng)磁場(chǎng)產(chǎn)生系統(tǒng)8；振動(dòng)桿為階梯桿，階梯桿細(xì)端穿過(guò)固定架蓋板5，固定架蓋板5上部的階梯桿細(xì)端設(shè)置有彈簧壓片2，在彈簧壓片2與固定架蓋板5之間設(shè)置有彈簧3；階梯桿粗端的階梯臺(tái)緊鄰固定架蓋板5下表面。振動(dòng)桿上部的周向外側(cè)設(shè)置有感應(yīng)磁場(chǎng)產(chǎn)生系統(tǒng)8，振動(dòng)桿通過(guò)感應(yīng)磁場(chǎng)產(chǎn)生系統(tǒng)8提供振動(dòng)驅(qū)動(dòng)力。

振動(dòng)桿采用分體式結(jié)構(gòu)，分為振動(dòng)桿上桿1和振動(dòng)桿下桿7，振動(dòng)桿上桿1和振動(dòng)桿下桿7之間通過(guò)固定銷連接。

感應(yīng)磁場(chǎng)產(chǎn)生系統(tǒng)8為勵(lì)磁線圈。

感應(yīng)磁場(chǎng)產(chǎn)生系統(tǒng)8配裝有冷卻系統(tǒng)，其冷卻方式為：將勵(lì)磁線圈置于冷卻水腔中，向冷卻水腔中通入冷卻水，對(duì)勵(lì)磁線圈進(jìn)行冷卻；

感應(yīng)磁場(chǎng)產(chǎn)生系統(tǒng)8通過(guò)裝置外殼10固定于固定架蓋板5上，裝置外殼10通過(guò)連接螺桿9與固定架蓋板5連接。

一種鎂合金熔體磁致振動(dòng)凝固的方法，采用上述裝置，按照以下步驟進(jìn)行：

步驟1，準(zhǔn)備工作：

(1)按照AZ80鎂合金配比配料，將AZ80鎂合金熔煉至熔融狀態(tài)，進(jìn)行精煉、凈化處理，在坩堝中，680℃保溫10min，至熔體溫度均勻，得到AZ80鎂合金熔體；

(2)向磁致振動(dòng)裝置的冷卻系統(tǒng)中，通入冷卻水；

(3)冷卻水水流穩(wěn)定后，將振動(dòng)桿下桿進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為660℃，保溫1h；

(4)待輕合金熔體到達(dá)設(shè)定溫度后，調(diào)節(jié)由步進(jìn)電機(jī)控制的升降裝置，將預(yù)熱后的振動(dòng)桿的下桿浸入AZ80鎂合金熔體中，浸入深度為2cm；

步驟2，鎂合金熔體的磁致振動(dòng)處理：

向勵(lì)磁線圈通入交流電，交流電頻率為15Hz，電流強(qiáng)度為80A；進(jìn)行AZ80鎂合金熔體進(jìn)行磁致振動(dòng)處理，處理時(shí)間為120s；AZ80鎂合金熔體的溫度為680℃(高于其液相線約100℃)；

步驟3，鎂合金凝固：

在坩堝外側(cè)直接噴水將AZ80鎂合金冷卻，凝固后，獲得AZ80鎂合金鑄錠。

其中，AZ80鎂合金熔體在整個(gè)過(guò)程中均要采用CO₂+5％5F₆混合氣體進(jìn)行保護(hù)。

圖6熔體不經(jīng)磁致振動(dòng)處理和本實(shí)施例2所示方法處理后的AZ80鎂合金鑄錠宏觀組織對(duì)比。

圖6(a)未經(jīng)磁致振動(dòng)處理的AZ80凝固組織晶粒尺寸為540um；圖6(b)采用本實(shí)施例2所示方法處理后的AZ80凝固組織晶粒尺寸為320um。

可見(jiàn)，加入磁致振動(dòng)裝置對(duì)熔體進(jìn)行處理過(guò)的鎂合金凝固組織晶粒更為均勻、細(xì)小。

實(shí)施例3

一種輕合金熔體磁致振動(dòng)凝固的裝置B，包括振動(dòng)桿、固定架蓋板5和感應(yīng)磁場(chǎng)產(chǎn)生系統(tǒng)8；振動(dòng)桿為階梯桿，振動(dòng)桿的上端設(shè)置有永久磁鐵14，帶有永久磁鐵14的振動(dòng)桿吊接在固定架蓋板5的下表面。

帶有永久磁鐵14的振動(dòng)桿的上端設(shè)置有法蘭盤結(jié)構(gòu)4，振動(dòng)桿的永久磁鐵14一端通過(guò)螺栓固定于固定架蓋板5的下表面，永久磁鐵14的振動(dòng)桿和固定架蓋板8之間設(shè)置有橡膠墊片13，且螺栓對(duì)應(yīng)固定架蓋板的部分為螺紋結(jié)構(gòu)，螺栓對(duì)應(yīng)橡膠墊片和振動(dòng)桿部分為光桿。

振動(dòng)桿的周向外側(cè)設(shè)置有感應(yīng)磁場(chǎng)產(chǎn)生系統(tǒng)8，振動(dòng)桿通過(guò)感應(yīng)磁場(chǎng)產(chǎn)生系統(tǒng)8提供振動(dòng)驅(qū)動(dòng)力。

振動(dòng)桿采用分體式結(jié)構(gòu)，分為振動(dòng)桿上桿1和振動(dòng)桿下桿7，振動(dòng)桿上桿1和振動(dòng)桿下桿7之間通過(guò)螺紋結(jié)構(gòu)6連接。

感應(yīng)磁場(chǎng)產(chǎn)生系統(tǒng)8為勵(lì)磁線圈。

感應(yīng)磁場(chǎng)產(chǎn)生系統(tǒng)8配裝有冷卻系統(tǒng)，冷卻方式為：將勵(lì)磁線圈置于冷卻水腔中，向冷卻水腔中通入冷卻水，對(duì)勵(lì)磁線圈進(jìn)行冷卻；

感應(yīng)磁場(chǎng)產(chǎn)生系統(tǒng)8通過(guò)裝置外殼10固定于固定架蓋板5上，裝置外殼10通過(guò)連接螺桿9與固定架蓋板5連接。

一種輕合金熔體磁致振動(dòng)凝固的方法，采用上述裝置，按照以下步驟進(jìn)行：

步驟1，準(zhǔn)備工作：

(1)按照Al-20％Si鋁合金配比配料，將Al-20％Si合金熔煉至熔融狀態(tài)，進(jìn)行精煉、凈化處理，在坩堝12中，760℃保溫15min，至熔體溫度均勻，得到Al-20％Si鋁合金熔體11；

(2)向磁致振動(dòng)裝置的冷卻系統(tǒng)中，通入冷卻水；

(3)冷卻水水流穩(wěn)定后，向勵(lì)磁線圈通入交流電，電流頻率為10Hz，電流強(qiáng)度為100A；將振動(dòng)桿下桿進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為760℃，保溫1h；

(4)待鋁合金熔體到達(dá)設(shè)定溫度后，調(diào)節(jié)升降裝置，將預(yù)熱后的振動(dòng)桿的下桿浸入Al-20％Si鋁合金熔體中，浸入深度為2cm；

步驟2，輕合金熔體的磁致振動(dòng)處理：

向勵(lì)磁線圈通入交流電，交流電頻率為25Hz，電流強(qiáng)度為100A；進(jìn)行Al-20％Si鋁合金熔體進(jìn)行磁致振動(dòng)處理，處理時(shí)間為70s；Al-20％Si鋁合金熔體的溫度為760℃(高于其液相線約100℃)；

步驟3，鋁合金凝固：

在坩堝外側(cè)直接噴水將Al-20％Si鋁合金冷卻，凝固后，獲得Al-20％Si鋁合金鑄錠。

圖7為熔體不經(jīng)磁致振動(dòng)處理和本實(shí)施例3所示方法處理后過(guò)共晶鋁硅合金凝固組織對(duì)比。

圖7(a)是沒(méi)有經(jīng)過(guò)任何處理的凝固組織，初晶硅粗大，a-Al枝晶間距非常大。圖7(b)為采用本實(shí)施例3方法獲得的凝固組織，可見(jiàn)初晶硅數(shù)目減少，而且分布得分散，α-Al枝晶間距變小。

可見(jiàn)，采用輕合金熔體磁致振動(dòng)凝固的裝置2處理過(guò)的鋁合金組織更加均勻，晶粒更加細(xì)小。