电磁振荡下梯度磁场对纯Al凝固组织的影响

研究了梯度磁场对纯Al在强磁场和交流电复合所产生的电磁振荡下凝固组织的影响规律.在不同的梯度磁场中,施加电磁振荡凝固后纵截面细化组织分布发生很大变化,并建立模型进行了分析.结果表明,初生晶核在梯度磁场中所受有效磁悬浮力影响了细化组织分布规律.利用梯度磁场效应,可以控制凝固过程中的"结晶雨"现象和模拟微重力凝固.     

横向稳恒磁场对M2高速钢定向凝固过程V元素含量分布的影响

通过数值模拟探讨了M2高速钢定向凝固过程中无外加磁场以及外加0.5T横向稳恒磁场对V含量分布的影响,并建立数值模型,将模拟结果与试验结果进行对比,两者结果相符。数值模拟分析结果显示:当不加磁场时,坩埚中对流由自然对流占主导,并不会发生溶质的单向传输;当外加0.5T横向磁场时,坩埚中对流由单向的热电磁流主导,单向运输的溶质会富集于试样一侧。     

磁场作用下Al-Pb偏晶合金的凝固过程

在恒定磁场作用下对Al-Pb合金进行定向凝固实验, 考察了合金成分、凝固速度、恒定磁场对凝固组织的影响. 模拟研究了恒定磁场作用下Al-Pb合金定向凝固组织的形成过程, 分析了磁场的影响机理和合金成分、凝固速度、磁场强度对弥散型凝固组织获得的影响. 模拟和实验均表明恒定磁场促进弥散型偏晶合金凝固组织的形成.     

静磁场对2024铝合金凝固组织的影响

通过热模拟试验及扫描电镜分析,研究了静磁场对2024铝合金显微晶粒度、凝固速度、合金元素分布的影响.结果表明,随着磁感应强度的增大,合金凝固组织明显细化,凝固时间变短,这与凝固前沿熔体内的塞贝克效应有关,使得熔体对流效应强于静磁场的制动效应;应用静磁场能够增强溶质原子在铝中的扩散,有利于提高合金元素的固溶度,减轻凝固组织的宏观偏析.     

磁场在材料制备中的应用

总结近几年来国内外有关磁场在材料制备中的应用现状。分别讨论和分析了稳恒磁场、旋转磁场、交变磁场、脉冲磁场和强磁场在金属凝固过程中对金属凝固组织的影响。由于稳恒磁场、旋转磁场、交变磁场、脉冲磁场和强磁场在金属凝固过程中改善凝固组织的机理各不相同,在电磁学、流体力学和金属凝固原理的理论基础上,对磁场影响金属凝固组织的主要机理分别进行了讨论。另外,根据磁场发展技术的局限性对磁场在凝固过程中的应用和进一步研究进行了展望。     

轴向磁场下多晶硅定向凝固研究

利用有限元软件COMSOL Multiphysics对多晶硅定向凝固过程进行二维数值模拟,研究轴向磁场对多晶硅定向凝固的影响。模拟结果显示,未加磁场时多晶硅固液界面的等温线是下凹的;当线圈中加以不同的电流进行磁场模拟时,发现轴向磁场能够有效地抑制硅熔体对流,进而影响结晶时的固液界面。随着电流的增大,熔体最大流速减小,最大洛伦兹力也增大。通过试验验证,相同的工艺条件,在磁场作用下相比于没有磁场时硅锭的界面由下凹变得平滑。     

平板件电磁成形磁场力研究

磁场力分析是电磁成形理论分析的基础,其分析结果直接用于工件的变形分析.应用FEA软件ANSYS对平板件电磁成形磁场进行数值计算,分析了板坯上磁场分布特点及放电电压和脉冲电流频率对磁场力的影响.进行了锥形件电磁成形试验,验证了有限元模拟方法用于平板件电磁成形磁场力模拟的有效性.     

脉冲磁场对焊缝凝固组织的影响

以AI - 4.5Cu低温合金作为焊材模拟工业生产中大壁厚钢板焊接过程,施加脉冲磁场作为细化焊缝区晶粒的外场作用源,研究了不同脉冲磁场施加方式、励磁线圈结构、脉冲磁场参数变化以及凝固工艺参数对焊缝凝固组织的影响.试验结果表明,施加脉冲磁场能改善焊缝凝固组织,使柱状晶向等轴晶转化,细化焊缝区晶粒;特别在E形线圈横向脉冲磁场作用下的焊缝凝固组织细化效果更为明显.     

熔体凝固速度场的ANSYS数值模拟

用ANSYS有限元软件对脉冲磁场作用下，LY12铝合金凝固过程中的速度场作了数值模拟，模拟结果和实验现象相吻合，通过数值模拟发展，用数值模拟方法不仅可以初步了解凝固过程中熔体的运动状态，而且还可以了解凝固组织细化和产生缺陷的原因，是一个值得注意的研究方向，因此有较大的实用价值。     

稳恒磁场条件下Al-Pb过偏晶合金凝固组织演变的模拟与分析

采用欧拉-欧拉法建立了稳恒磁场条件下描述过偏晶Al-Pb合金难混溶区凝固过程的数学模型,对过偏晶合金在有无磁场条件下的宏观偏析运动进行了数值模拟,研究了两相温度场、速度场、体积分数等物性参数对合金凝固显微组织演化的影响。结果表明,随着冷却过程的进行,有磁场作用下的温度场仍保持环形中心对称分布,有效的抑制了由于重力条件下较强的对流作用使中心高温区上移;速度场在磁场条件下为中心对称分布,因部分重力被抵消,Marangoni力的作用逐渐显现,速度明显降低且方向斜向下指向对称轴,凝固组织宏观偏析得到了有效的改善;磁场条件限制了L2项液滴的扩散长大和Ostwald熟化,同时有效限制了L2项液滴体积分数的增加,从而更有利于L2项液滴的均匀分布。     

Influence of a low-frequency alternating magnetic field on hot tearing susceptibility of EV31 magnesium alloy

The effect of a low-frequency alternating magnetic field (AMF, 0 A 0 Hz, 5 A 10 Hz, 10 A 10 Hz, 15 A 10 Hz) on the hot tearing susceptibility (HTS) of a magnesium alloy (EV31) was systematically studied using a combination of experiment and numerical simulation. By observing the macroscopic hot cracks in hot joints of the “T” samples, the hot tearing tendency of the samples was analyzed. The HTS of the alloy can be predicted via numerical simulation and the crack susceptibility coefficient (CSC). The microstructure and morphology of the hot tearing zone of EV31 were investigated using scanning electron microscopy (SEM). Results show that increasing the magnetic field strength reduces both the alloy solidification temperature range and the dendrite coherency temperature, which increases the feeding time during solidification and decreases the HTS of the alloy. When the magnetic field parameters are 10 Hz 15 A, the EV31 alloy shows the lowest HTS. The main component of the second phase in the microstructure is Mg₁₂Nd. This study also found that the electromagnetic field can effectively refine the grains, purify the melt, and reduce the oxide content in the melt. The obtained simulation results are consistent with the experimental results.

     

软接触电磁连铸结晶器内磁场分布与弯月面行为

通过实验测试和数值模拟的方法研究两段式软接触电磁连铸无缝结晶器结构、线圈位置、电源功率以及弯月面位置等因素对结晶器内高频磁场分布的影响。并采用Sn作为钢液的模拟工质测量了不同实验条件下两段式结晶器内的弯月面高度。研究结果表明:两段式结晶器的透磁效果随着结晶器上半段厚度的减薄而提高;增加电源功率时,可以增大高频磁场在铸坯初始凝固区域的强度及作用范围,有利于弯月面的形成;线圈位置越靠上,越有利于磁感应强度透过结晶器,有助于弯月面高度的增大;当金属液面位于感应线圈高度中心与线圈顶端位置之间时,高频磁场作用于初始凝固区域的有效作用较强,可产生较大的电磁压力,有助于获得高表面质量的铸坯。     

Numerical simulation for mold-filling of thin-walled aluminum alloy castings in traveling magnetic field

1 .IntrOdUction High一strength,light一weight and large一size alumimimalloy eastings are widely used in aviation,astronavigation,gUided missile and 50 on.With the develoPment of neweasting teehnology,it 15 imPortant     

螺旋磁场对Pb-Sn合金成分偏析的影响

测试分析新型电磁搅拌器内螺旋磁场和旋转磁场的磁感应强度、分布和作用规律,研究螺旋磁场对Pb-80%Sn过共晶合金凝固组织影响的作用机理,并与无磁场和旋转磁场条件下合金凝固组织的形貌特征及成分分布进行对比分析。结果表明:螺旋磁场相比于旋转磁场可以在铸锭内部更大区域内形成均匀搅拌,更易于破碎和细化枝晶组织,既能促进椭球或球状晶的生成,又能更好地改善宏观偏析;在频率一定的情况下,初生相晶粒尺寸随着励磁电流的增大而减小;当励磁电流为125A时,旋转磁场和螺旋磁场细化晶粒的效果最好;继续增大电流,晶粒产生粗化;螺旋磁场可基本消除成分偏析,并在较小励磁电流(100A)下达到采用旋转磁场(125A)时的最佳搅拌效果。     

冷塑性成形后铝合金交变磁处理及耦合场分析

利用自行研制的QJC-1磁场发生器产生强交变磁场,通过对比实验研究了LY12硬铝合金磁处理前后组织的变化,研究发现,强交变磁处理可以使冷塑性成形后的硬铝合金组织变得均匀、致密;采用数值分析的方法,应用电-磁-结构耦合场理论,对处于电磁场中的LY12铝合金的磁致应力场分布状态进行了分析,给出了涡旋电流矢量图、磁感应强度云图和磁场应力云图,数值分析表明,在交变磁场作用下,LY12铝合金构件内部产生很大的涡旋电流,引起明显的磁致震荡,有利于微观组织脱离缠结,使冷塑性成形后的金属组织趋于均匀致密。数值分析结果直观地揭示了,强交变磁处理改善冷塑性成形后金属组织结构的力学机理。     

Simulation of electromagnetic-flow fields in Mg melt under pulsed magnetic field

The effects of a pulsed magnetic field on the solidified microstructure of pure Mg were investigated.The results show that microstructure of pure Mg is considerably refined via columnar-to-equiaxed growth under the pulsed magnetic field and the average grain size is refined to 260μm under the optimal processing conditions.A mathematical model was built to describe the interaction of the electromagnetic-flow fields during solidification with ANSYS software.The pulsed electric circuit was first solved and the...     

42CrMo模铸钢锭凝固场数值仿真与超声检测分析

采用大型商业软件ProCAST建立了钢锭凝固传热数值仿真,钢锭模在凝固过程中的温度场是空间和时间的变化量,属于三维不稳定态传热.为了验证钢锭凝固过程温度场变化对钢锭冶金缺陷的影响,本文采用24寸42CrMo钢种钢锭模进行数值仿真.采取钢锭浇注过热度、断面温度梯度、液相线和固相线的分析,模拟了钢锭凝固过程中温度场、凝固分...     

外水套对电磁软接触结晶器内部磁场影响的模拟研究

通过有限元法三维数值模拟,研究了电磁软接触结晶器口部外水套对圆坯电磁软接触结晶器内部磁场的影响规律.结果表明,对于上通体切缝结晶器而言,结晶器口部外水套对其内部磁场分布的影响明显;随着切缝初始位置的下移,外水套对结晶器内部磁场的影响越来越小.当切缝的初始位置保持不变时,外水套的影响作用随着感应线圈内电流的增大而增大.     

42CrMo模铸钢锭凝固场数值仿真与超声检测分析

采用大型商业软件ProCAST建立了钢锭凝固传热数值仿真，钢锭模在凝固过程中的温度场是空间和时间的变化量，属于三维不稳定态传热。为了验证钢锭凝固过程温度场变化对钢锭冶金缺陷的影响，本文采用24寸42CrMo钢种钢锭模进行数值仿真。采取钢锭浇注过热度、断面温度梯度、液相线和固相线的分析，模拟了钢锭凝固过程中温度场、凝固分数、缩松率及Niyama的分布。通过仿真与实际操作工艺相结合，以及钢锭的超声检测和解剖验证的低倍检验，证明了仿真技术和超声检测可以提高钢锭的冶金质量。     

Effect of pulse magnetic field on solidification structure and properties of pure copper

The application of pulse magnetic field to metal solidification is an advanced technique which can remarkably refine solidification structure. In this paper, the effect of pulse magnetic field on solidification structure, mechanical properties and conductivity of pure copper was experimentally investigated. The results showed that the solidification structure transformed from coarse columnar crystal to fine globular crystal with increasing pulse voltage. Increasing pulse voltage also improved the tensile strength. However, with the increase of pulse voltage, the elongation and electrical resistivity firstly decreased, then increased when the pulse voltage beyond a critical value. Moreover, in some conditions, pulse magnetic field can simultaneously improve the conductivity and mechanical property of pure copper.