镁合金的焊接方法及其工艺要素.pdf

收稿日期 2005 12 06 作者简介 胡学安 1982 男 安徽滁州人 硕士研究生 镁合金的焊接方法及其工艺要素 胡学安 徐道荣 合肥工业大学 材料科学与工程学院 安徽 合肥230009 摘要 介绍了镁合金焊接的主要问题 综述了有可能应用于镁合金焊接的各种焊接方法 工艺要素及其研究现状 其 中包括钨极惰性气体保护焊 熔化极惰性气体保护焊 激光焊 电子束焊 摩擦焊 电阻点焊 钎焊等 展望了有良好 应用前景的焊接方法与研究方向 关键词 镁合金 焊接工艺 工艺要素 中图分类号 TG146 22 TG441 2 文献标识码 A 文章编号 1007 7235 2006 07 0009 05 Review on the welding methods and procedure factors of magnesium alloys HU Xue2an XU Dao2rong Material Science welding process procedure factors 为实现人类社会的可持续发展 对新一代汽车 产品在安全 环保和节能方面提出了更为严格的要 求 为节省材料和能源 以轻量化为主导的先进汽车 材料技术的发展战略 减轻汽车整体质量 是今 后汽车技术发展的主要方向之一 镁合金是目前实际使用中最轻的金属结构材 料 密度为铝的2 3 用铝合金代替传统钢铁材料可 使整车质量减轻30 40 而用镁合金则可在铝 减轻质量基础上再减轻15 20 因此 镁合金 将是汽车工业中最有发展前景的轻金属结构材料 镁及镁合金具有密度小 比强度比刚度高 阻尼 性能良好及尺寸稳定 价格低廉 可以回收再生利用 等优点 越来越收到人们的重视 镁合金已成功应用 于航空 汽车制造和电子等领域 虽然纯镁的力学 性能较低 其应用范围受到很大限制 但通过在纯镁 中添加合金化元素 可以显著改善其物理 化学和力 学性能 目前 所用的镁合金材料以铸造镁合金为主 由 于镁合金的焊接性能差 实现可靠焊接的工艺难度 大 因此镁合金结构件以及镁合金与其他材料结构 件之间的焊接 成为制约镁合金应用的技术瓶颈和 亟待解决的关键技术之一 1 1 镁合金的焊接性 由于镁合金具有密度和熔点低 热导率 电导率 及热膨胀系数大 化学活性强 易氧化且氧化物的熔 点高等特点 使镁合金的焊接必须解决以下一系列 问题 1 粗晶 镁的熔点低 热导率高 焊接时需采 用大功率的焊接热源 焊缝及近缝区易产生过热 晶 粒长大 结晶偏析等现象 降低了接头性能 2 氧化与蒸发 镁的氧化性极强 易同氧结 92006 Vol 34 8轻 合 金 加 工 技 术LAFT 合 在 焊 接 过 程 中 易 形 成MgO MgO熔 点 高 2 500 密度大 3 2 g cm 3 易在焊缝中形成细 小片状固态夹渣 不仅严重阻碍焊缝成形 也降低焊 缝性能 镁在焊接高温下 还易与空气中的氮化合 生成镁的氮化物 氮化镁夹渣也会导致焊缝金属的 塑性下降 使接头性能变坏 镁的沸点不高 1 100 在电弧高温下很易蒸发 3 薄件的烧穿与塌陷 在焊接薄件时 由于镁 合金熔点较低 而氧化镁的熔点很高 两者不易熔 合 焊接操作时难以观察焊缝的熔化过程 温度升 高 熔池的颜色也没有显著变化 极易产生烧穿和塌 陷现象 4 热应力和裂纹 镁及镁合金热膨胀系数较 大 约为钢的2倍 铝的1 2倍 在焊接过程中易引 起较大的焊接应力与变形 镁易与一些合金元素 如Cu Al Ni等 形成低熔点共晶体 如Mg Cu共 晶点温度为480 Mg Al共晶点温度为430 Mg Ni共晶点温度为508 脆性温度区间较宽 易形 成热裂纹 研究发现 当w Zn 1 时会提高热脆 性 并可能导致焊接裂纹 在镁中加入w Al 10 可细化焊缝晶粒 改善焊接性 含少量Th的 镁合金具有良好的焊接性 无裂纹倾向 5 气孔 焊镁时易产生氢气孔 氢在镁中的溶 解度也是随温度的降低而急剧减小 6 镁及其合金在空气环境下焊接时易氧化燃 烧 熔焊时需用惰性气体或焊剂保护 2 镁合金的焊接方法与工艺要素 一般来说 钨极惰性气体保护电弧焊 GTAW TIG 和熔化极惰性气体保护电弧焊 G MAW MIG 是 镁合金常用的焊接方法 此外镁合金还可以采用电 阻点焊 RSW 摩擦焊 FW 搅拌摩擦焊 FSW 激 光焊 LBW 电子束焊 EBW 等工艺进行焊接 由 于镁的比热容和熔化潜热小 因此焊接时要求的输 入热量少而焊接速度高 大多数情况下 镁合金件 可采用熔化焊 如电弧焊 激光焊 电子束焊和气焊 等方法进行焊接 2 1 熔化焊 熔化焊是在被连接构件的接头区局部加热使之 熔化 多数情况下还需加入填充金属 冷凝后形成接 头 按照热源形式不同 主要有电弧焊 气焊 电子 束焊 激光焊 电渣焊等几种 这几种方法中除电渣 焊外都可用于镁合金的焊接 2 1 1 电弧焊 镁和氧的亲和力大 且空气中的N2和CO2也容 易与镁反应生成氮化物 碳化物而导致接头力学性 能下降 因而传统的无气体保护电弧焊不适合焊接 镁合金 为了保证焊缝质量 焊接镁合金时必须采 用氩气等惰性气体保护 避免熔池与空气 尤其是 氧 接触 钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊是用于镁合 金焊接的主要电弧焊方法 1 钨极氩弧焊 钨极氩弧焊是目前焊接镁合金最常用的焊接方 法 它是在惰性气体的保护下 利用电弧热熔化母材 和填充金属 直流电源焊接时要采用反极性接法 以便利用阴极雾化作用破坏 除去母材表面上的氧 化膜 减少或避免焊缝中的氧化物夹杂 氩弧焊的 热影响区尺寸及变形比较小 焊缝的力学性能和耐 腐蚀性能也比较高 TIG焊方法在有无填充金属的情况下都可以进 行镁合金的焊接 由于电极与填充丝独立 能克服 MIG方法焊接规范范围窄的缺点 可以在较宽的工 艺条件下进行稳定焊接 所以TIG焊在镁合金的焊 接方面比MIG应用更广 特别适合于镁合金薄板的 焊接 但是由于镁合金热膨胀系数大 易产生焊接 裂纹 焊后变形等缺陷 因此需要采用夹具固定 坡 口处理 焊前焊后热处理等措施 以保证获得完整的 焊接接头 研究发现 采用交流TIG方法焊接 AZ31B镁合金薄板后主要存在波浪变形 焊后错边 焊瘤 表面 麻点 现象和弧坑裂纹等缺陷 通过调整 焊接顺序 采用大电流 快速焊和刚性固定等措施可 以获得较好的焊接接头 接头强度可以达到母材的 80 以上 2 对于镁合金厚板的焊接 为了获得较大的熔深 很多研究都集中于活性钨极氩弧焊 A 2 TIG 这种 方法是焊前在待焊材料表面涂敷单一活性剂TiO2或 氯化物 LiCl CaCl2 CdCl2 PbCl2 CeCl3 然后施焊 可以使焊缝熔深比常规TIG焊增加2倍 接头的微 观组织与未涂敷时没有明显区别 焊缝熔合良好 没 有裂缝 气孔 夹渣等缺陷 其原理是添加活性剂可 提高电弧电压和电弧温度 而且在焊接方向上增加 了电弧宽度 使得焊接过程中在增大热输入的同时 伴随着热流的重新分布 1 3 镁合金TIG焊一般用交流焊机或电流强度连续 可调的直流焊机 其选择主要取决于母材合金成分 板料厚度及反面有无垫板等 焊接薄板时 可采用 交流或DCEP电源 焊接厚度大于418 mm的镁合金 时 交流焊机因熔深较大而占优势 此外 采用交流 01 LAFT轻 合 金 加 工 技 术2006 Vol 34 8 焊时一般需叠加高频脉冲电流以便稳弧 但若采用 方波交流电 则无需叠加高频电流 且可产生较强的 阴极雾化作用 电极的选择主要取决于所用电源类 型和焊接电流大小 一般来说 0 25 mm 6 35 mm 的纯钨极 锆钨极和钍钨极常被用于TIG焊接 2 熔化极氩弧焊 镁合金的MIG焊接方法具有以下特点 与 TIG焊相比 焊接速度快 生产率高 全自动焊速度高 达1 m min左右 由于以焊丝作电极 适宜的焊接 规范较窄 由于熔融镁的表面张力小 电极丝前端 的熔滴难以脱离且焊接电流过高时熔滴爆炸蒸发造 成飞溅 由于电极丝软 送丝稳定性差 在焊接过 程中要采用推拉方式的特殊送丝装置 市场上直 径小于1 6 mm的焊丝很少有货 对于焊接厚度小于 2 mm的工件 难以找到适配焊丝 4 镁合金MIG焊时可以有三种熔滴过渡形式 短 路过渡 脉冲喷射过渡和喷射过渡 焊接时出现哪 种过渡形式取决于多方面因素 包括焊丝的熔化速 度 焊接电流 送丝速度以及焊丝直径等 其中 脉 冲喷射过渡介于短路过渡和喷射过渡之间 需加脉 冲电流才能实现 否则在特定的电流范围 送丝速 度以及焊丝球形端面条件下得到的是粗滴过渡形 式 电弧不稳定 易产生飞溅 脉冲喷射过渡所需线 能量小于连续喷射过渡的 适用于中等厚度板材 短 路过渡适用于薄板焊接 喷射厚度适用于厚板焊接 镁合金的MIG电弧焊通常采用DCEP电源 恒 压源可用于短路过渡和大部分的喷射过渡 恒流源 用于喷射过渡 有利于减少飞溅 而脉冲MIG电弧 焊必须采用特殊的脉冲电流恒压源 有研究表明 选用合适的焊接电源和热输入 镁合金接头的静载 强度可以近似等于母材的强度 去掉焊缝余高后 疲 劳强度比母材的高75 5 3 等离子弧焊 等离子弧是一种受到约束的非自由电弧 也称 压缩电弧 其温度和能量密度都显著高于普通电弧 的 穿透力较强 适合于厚板与弧长要求较大的场 合 采用等离子弧焊焊接镁合金时 可以在背面无 垫板的情况下实现厚板对接的一次全焊透 且焊缝 表面光滑 表现出良好的疲劳力学性能 有研究表明镁合金变极性等离子弧焊的可调焊 接参数区间比较窄 且参数变化的影响较大 改变 正负极性的时宽比 工件的阴极清理作用会发生变 化 从而对接头的抗拉强度产生一定的影响 通过 合理选择焊接参数 可以获得理想的焊接效果 接头 强度达到母材的90 以上 6 2 1 2 气焊 气焊的热源是火焰 氧2燃气混合燃烧形成 热 量不集中 焊件被加热区较宽 容易在接头区导致较 大的收缩应力 形成裂纹等缺陷 同时残留在焊缝 中的助焊剂容易产生夹渣和发生腐蚀 因而气焊主 要用于没有合适熔焊设备的现场或不太重要的薄板 构件以及铸件的焊补 镁及镁合金气焊可选用QJ401助焊剂 试验表 明 该熔剂工艺性尚好 但对镁的腐蚀性强 焊后应 彻底清理干净 4 厚度小于3 mm的镁合金件焊接 时 气焊焊炬和焊丝应作纵向运动 不宜采用横向摆 动 焊件厚度较大时 允许气焊焊炬和焊丝略作横 向摆动 对于厚度大于5 mm的焊件 应整体或局部 预热至300 400 后再进行焊接 厚度大于12 mm 时可采用多层焊 一般在焊下一层之前应先用细黄 铜丝刷清除焊渣 焊接过程中可用焊丝不断地搅动 熔池 以破坏熔池表面上的氧化膜 并将焊渣引出熔 池外 2 1 3 高能束焊 1 电子束焊 电子束的能量密度高 穿透力很强 具有焊接速 度快 热输入少 焊道宽度及热影响区窄 焊道熔深 大 变形小 焊缝纯洁度高等优点 焊接镁合金时在 电子束下方会立刻产生镁蒸气 熔融金属随即进入 所产生的小孔中 由于镁合金的熔点低 蒸气压高 因而所生成的小孔也比其他的金属要大 容易在焊 缝根部形成气孔 因此要求有一套精确的操作工艺 以防止气孔与过热 焊接过程中电子束的周向摆动 和聚焦点位置的调节有利于消除气孔 获得优质焊 缝 7 此外 在焊缝周围预置同质填充金属 在背面 采用紧密贴合的衬垫都能减少气孔 采用添丝方式 焊接可以容易得到无缩松 缩孔和气孔等缺陷的焊 缝 接头的静载强度可以与母材相当 接头的抗腐蚀 性能甚至好于母材的 电子束焊通常在真空腔内进行 但焊接镁合金 时金属的挥发对真空室污染很大 使其应用受到限 制 实际应用的例子很少 有在AZ3l镁材上研究的 实例 表明焊接效果良好 有研究表明非真空电子 束可以用于镁合金的焊接 对于AZ31变形镁合金 AM50A以及AZ91D铸造镁合金 在适当的焊接工艺 下均可得到良好的接头 相对较高的能量密度可以 允许焊接速度达到15 m min 热输入少而焊接效率 高 1 非真空电子束焊接可以得到良好的焊缝成 112006 Vol 34 8轻 合 金 加 工 技 术LAFT 形 有利于提高接头的疲劳强度 高速 高效 可高 度实现自动化的非真空电子束焊接方法 有希望为 镁合金结构件的广泛应用提供保证 电子束焊焊缝的形状受焊接参数的影响较大 尤其是电流的大小 随着电流的增大 焊缝和热影 响区的宽度也增大 有研究表明 对AZ91D合金采 用不同的焊接方法 对比发现电子束焊接头的力学 性能最高 并且高于母材的 这主要是与其焊缝区晶 粒非常细小 热影响区很窄有关 8 2 激光焊 激光焊是利用高能量密度激光束作为热源进行焊 接的一种高效精密加工方法 与其他熔焊方法相比 激 光焊具有能量密度高 热输入少 接头区残余应力和变 形小 熔化区和热影响区窄 熔深大 焊缝组织细小 接 头性能好等优点 此外激光焊不需要真空条件 保护气 体种类及压力范围可方便选择 可借助偏转棱镜或光导 纤维将激光束引导到难以接近的部位进行焊接 操作灵 活 可穿过透明材料聚焦焊接等 这些都是电子束焊难 以具备的 激光束可灵活控制 易于实现工件的三维自 动化焊接 研究表明变形镁合金的激光焊焊缝强度可 与母材的相近 通过选用适当的工艺参数可避免气孔与 咬边的产生 3 激光2TIG复合焊 激光2TIG复合热源焊是在1970年提出的 然 而 真正的应用直到近几年才出现 这主要得益于激 光技术以及弧焊设备的发展 尤其是激光功率和电 流控制技术的提高 激光电弧复合对焊接效率提高十分显著 这主 要基于两种效应 一是较高的能量密度导致了较高 的焊接速度 工件对流损失减小 二是两热源相互作 用的叠加效应 焊接时 激光引发的等离子体使电 弧更稳定 同时 电弧能进入熔池小孔 减小了能量 的损失 激光2TIG复合焊可显著增加焊速 约为TIG 焊接的2倍 而且钨极烧损大大减小 寿命增加 坡 口夹角亦减小 焊缝宽度与激光焊时相近 9 国内大连理工大学焊接技术研究所研制出了具 有自主知识产权的激光2TIG复合焊接设备 能有效 地将激光焊与氩弧焊有机结合起来 充分发挥各自 优点 且进一步提高其综合性能 实现高速焊接 采 用激光2氩弧复合热源焊接工艺 可获得高质量焊接 接头 接头的拉伸强度 疲劳强度 冲击韧性均与母 材的相当 较目前采用的氩弧焊方法 接头性能 尤 其是疲劳强度 冲击韧性 有显著提高 2 2 压力焊 压力焊是利用摩擦 加压和热扩散等物理作用 克服两个连接表面的粗糙度 并除去 挤走 氧化膜 及其他污染物 使两个连接表面上的原子相互接近 到晶格距离 从而实现固态连接 2 2 1 电阻点焊 镁合金薄板和挤压件都可以采用常规的电阻 焊 如缝焊 点焊和闪光对焊进行焊接 其中点焊最 常用 Mg2Al系和Mg2Zn系合金的电阻焊性能较好 电阻点焊一般用于承受低载荷的工件焊接 如某些 镁合金框架 仪表舱 隔板等常采用电阻点焊 只要 焊机功率能保证瞬时快速加热 直流脉冲点焊机及 一般的交流点焊机均可适用于镁合金的点焊 镁合 金电阻点焊的工艺特点如下 1 镁合金具有良好的导电性和导热性 点焊 时 须在较短的时间内通过大电流 2 镁的表面易氧化 被焊面间的接触电阻较 大 当通过大的焊接电流时 往往产生飞溅 3 由于导热性好及线膨胀系数大 断电后熔核 冷却收缩快 易引起缩孔及裂纹等缺陷 2 2 2 摩擦焊 目前 铸造镁合金特别是压铸镁合金应用比较 广泛 然而 残留很多微气孔是压铸合金产品存在 的致命问题 这些气孔因受热而出现聚焦长大 严重 地影响了合金的力学性能 因此这类镁合金的熔化 焊通常难以获得理想的焊缝 于是 镁合金的摩擦 焊成为了关注热点之一 摩擦焊是在外力驱动下 利用焊件接触面之间 的相对摩擦运动产生热量 使接触面及其附近区域 的金属达到粘塑性状态并产生适当的宏观塑性变 形 然后通过两侧材料间的相互扩散和动态再结晶 而完成焊接 在整个过程中 摩擦界面温度一般不 会超过熔点 因而摩擦焊也是一种固相焊接方法 摩擦焊接头的形成机制和性能与熔化焊存在显 著差异 其接头组织和性能的特点是 不会产生与 熔化和凝固过程有关的缺陷 如裂纹 气孔 偏析和 夹杂 热影响区窄 组织无明显粗化 焊接变形及残 余应力小 接头附近区域因顶锻力的作用引发了一 些力学冶金效应 如晶粒细化 组织致密 夹杂物弥 散分布等 因此 摩擦焊接头的性能优异 然而传统的摩擦焊一般只能用于回转形零件的 焊接 这个问题直到1990年代英国焊接研究所TWI The Welding Institute 提出了专利焊接技术 搅拌 摩擦焊 Friction Stir Welding 后才得以解决 搅拌摩 擦焊除了具有传统摩擦焊技术的优点外 还可以进 行多种接头形式和不同焊接位置的焊接 摩擦搅拌 21 LAFT轻 合 金 加 工 技 术2006 Vol 34 8 焊接是使用机械式的旋转搅拌棒 通过旋转摩擦和 搅拌作用 将金属从固态转变成塑性状态 再辅以挤 压作用使材料接合在一起 这种利用搅拌棒造成金 属塑性流动的方法可以应用于板状构件对接和搭 接 尤其适用于铝 镁等低熔点金属的焊接 目前已 有研究者采用搅拌摩擦焊成功地实现了镁合金薄板 的连接 接头形成后几乎没有任何变形 接头上下表 面光滑 无堆高 没有裂纹 气孔和背面未焊透等缺 陷 此外 已成功地采用搅拌摩擦焊进行AZ61A AM60镁合金的同种材质焊和异种材质焊 初步研 究表明 搅拌摩擦焊还可以用于镁和铝异种材质间 的连接 10 13 2 3 钎焊 镁合金的钎焊工艺与铝合金相似 可采用火焰 钎焊 炉中钎焊及浸渍钎焊等方法 其中以浸渍钎焊 应用最为广泛 钎焊时所用钎料一般都是镁基合金 组分 如Mg2Al2Zn钎料 适配钎剂为氯化物和氟化物 的混合粉末 目前 无镀层镁合金的钎焊工艺一般 仅限于硬钎焊 因为还没有找到合适的去膜及界面 活化软钎剂 因此 对于无镀层镁合金的无钎剂软 钎焊仅限于焊接角接头和填补变形件及铸件喷涂前 的非关键面上的表面缺陷 而带有镀层的镁合金可 以采用常用的软钎焊技术 3 镁合金焊接技术的展望 由于镁合金有巨大的发展潜力和应用优势 在 工业产品中的应用将会日益增长 越来越多的科技 工作者对镁合金的连接问题予以了极大的关注 人 们已经通过多种焊接工艺对镁合金进行了焊接试 验 使镁合金的连接经历了从熔焊到固相连接的发 展历程 在当前镁合金焊接常用的几种方法中 激 光2TIG焊将激光焊与氩弧焊有机结合起来 充分发 挥各自优点 实现高效率焊接 且可以明显改善接头 的综合性能 是一种理想的镁合金熔焊新工艺 搅拌 摩擦焊是近十年以来最杰出和最具应用潜力的新型 固相焊接技术 避免了熔焊时存在的焊接缺陷 具有 焊后接头综合性能良好 无烟尘 飞溅 无电磁辐射 焊接过程操作简单 高效低成本等优点 将是镁合金 焊接中最具应用前景的固相焊接方法 此外 激光 辅助搅拌摩擦焊工艺 采用激光辅助加热的方法 使 搅拌驱动力大大减小 搅拌头的作用仅是完成搅拌 和挤压 既可以减少搅拌头的损耗 提高焊接速度 又可以改变搅拌摩擦焊设备的笨重现状 镁合金的焊接还有很多有待进一步研究的课 题 包括 镁合金熔焊工艺的基础性研究 如镁合金 的焊接冶金 填充焊丝的选配 活性助焊剂的研制 焊接裂纹及变形的控制等 深入开展镁合金搅拌摩 擦焊工艺的研究 从而充分发挥搅拌摩擦焊在结构 件上应用的优势 进一步开展激光2TIG复合热源镁 合金焊接 搅拌摩擦与其他热源复合加热的镁合金 焊接研究等 以提高焊接效率并改善接头质量 参 考 文 献 1 冯吉才 王亚荣 张忠典 镁合金焊接技术的研究现状及应用 J 中国有色金属学报 2005 2 2 郑容 林然 AZ31B镁合金薄板TIG焊接 J 焊接 2003 4 3 张兆栋 刘黎明 等 镁合金活性TIG焊焊接接头组织特征分析 J 焊接学报 2004 4 4 陈振华 镁合金 M 北京 化学工业出版社 2004 5 Rethemeier M Wiesner S Wohlfahrt H Influences on the static and dynamic strength of mig welded magnesium alloys in Kainer K U ed The conference of magnesium alloys and their application C Weinheim Federal Re2 public of Germany Munich 2000 200 6 沈勇 刘黎明 张兆栋 镁合金中厚板变极性等离子弧焊工艺 J 焊接学报 2005 6 7 张津 章宗和 镁合金及应用 M 北京 化学工业出版社 2004 8 Guenther Schubert Armando Joaquin Electron beam welding of die cast magnesium advanced materials process C 2001 8 9 Liu Liming WangJifeng Song Gang Hybrid laser2TIGwelding laser beam welding and gas tungsten arc welding of AZ31B magnesium alloy J Materials Science and Engineering 2004 129 133 下转第53页 312006 Vol 34 8轻 合 金 加 工 技 术LAFT 上接第13页 10 Asahina T K otoh K T okisue H Fatigue strength of friction welding joints of AZ31 magnesium alloy J J J Inst Light Met 1994 3 11 Seung Hwan C Park Yutaka S Sato Hiroyuki K okawa Effect of micro texture on fracture location in friction stir weld of Mg alloy AZ61 during tensile test J Scripta Materialia 2003 49 161 12 Kazuhiro Nakata Seigo Inoki Y oshitaka Nagano et al Weld ability of friction stir welding of AZ91D magnesium alloy thixomolded sheet J J J Inst Light Met 2001 10 13 吴安如 夏长清 王少武 等 搅拌摩擦焊接技术的研究现状及其展望 J 材料导报 2005 4 14 张明英 纯镁和AZ31镁合金的电子束焊接性能 J 稀有金属快报 2003 4 25 15 宋刚 刘黎明 王继锋 等 激光 TIG复合焊接镁合金AZ31B焊接工艺 J 焊接学报 2004 3 16 Lin Sanbao Zhang Hua Wu Lin et al Friction stir welding of AZ31 magnesium alloy J China Welding 2003 2 上接第16页 参 考 文 献 1 谢水生 半固态金属加工技术及其应用 M 北京 冶金工业出版社 1999 2 ZHAO Zhi2hao CUIJian2zhong DONGJie ZHANG Hai2tao ZHANGBei2jiang Effect of lowfrequency electromag2 netic field on microstructures and macrosegregation of horizontal direct chill casting aluminum allo