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电变质处理作为一种外加物理场细晶技术,是国内外物理冶金学者们研究的热门课题,在材料成品及半成品的制造中起着重要的作用,并预示着巨大的市场前景。将金属熔体强电脉冲处理和铸造技术相结合,有望成为一种新的细化品粒工艺,提高铸件的成形质量。 本文自行研制了一款高压(最大电压2.5KV)、大电流(最大峰值电流1.7MA)的脉冲发生装置——XJDMC-1型电脉冲发生装置,该装置具有良好的可控性,可以对充电电压、储能电容、充放电时间进行调节和设置,同时实现充电电压和充放电时间的LED显示。设计制作充放电开关的控制系统,并提出两套方案:一套是完全依赖硬件实现,另一套是采用AT89C51单片机控制板准确、实时地对充放电开关进行控制。前者控制简便,充、放电时间调节范围为0.2s~9.90s;后者控制精度高,充、放电时间调节范围为1ms~9999ms。实验表明该装置的整体性能指标达到了设计要求,可以较好地满足科研和生产实际的需要。 采用自行研制的XJDMC-1型电脉冲发生装置分别对铸造合金A1-4wt%Cu合金和工业化ZL102合金实施了砂型和石膏型铸造电变质处理实验,研究电脉冲特性参数对合金的凝固组织以及机械性能的影响。实验结果表明,在满足冲击电脉冲总的作用次数的前提下,高强度电脉冲能够较明显地改善铸件的表面质量,减少铸造缺陷,细化晶粒组织,平均晶粒尺寸可以细化到微米级;显著改善铸件的机械性能,使其延伸率、强度分别提高了50%、21.5%,因此采用优化的电变质处理工艺参数,完全可以达到传统钠盐变质剂所起到的效果。