不同电压下脉冲电流对纯铝凝固组织的影响

采用储能电容为3640μF的脉冲电源，在不同的充电电压下，对纯铝的凝固过程进行电脉冲处理。结果表明：脉冲电流能够扩大纯铝铸锭的等轴晶区、缩小柱状晶区，并使晶粒尺寸细化。在一定的脉冲电流参数范围内，电流密度增大和脉冲频率升高都有利于金属凝固组织的细化和改善。     

低压脉冲磁场对纯Al凝固组织和缩孔的影响

研究了不同的脉冲磁场电压、脉冲频率及铸型预热温度对纯铝凝固组织和缩孔的影响.研究结果表明:低压脉冲磁场可使纯铝晶粒细化,等轴晶比例增加,缩孔深度减小;随着脉冲电压、脉冲频率或铸型预热温度的增加,纯铝的等轴晶比例逐渐增大,但当铸型预热温度达到700℃时,等轴晶比例略有减小;同时纯铝的中心缩孔深度逐渐减小,但当脉冲频率超过2.5Hz或铸型预热温度超过500℃时,中心凸起代替中心缩孔.     

脉冲电流作用下纯铝宏观凝固组织的变化

采用高压电容器为储能装置的脉冲电源,在不同的参数下,对纯铝液进行脉冲电流处理.实验结果表明:脉冲电流能够细化金属的凝固组织,使粗大柱状晶变成细小等轴晶.脉冲电流参数不同,对金属凝固组织的细化效果明显不同.     

脉冲电流对亚共晶A-Si合金凝固组织的影响

采用自制的脉冲电源，通过调节脉冲电流峰值，研究了脉冲电流峰值对亚共晶Al-Si合金凝固组织的影响。结果表明；随着脉冲电流峰值的增大，合金的的宏观组织愈加细化；微观组织中，先析出相α-Al枝晶形态趋于向等轴晶转变，而共晶Si组织逐渐粗化。     

高密度脉冲电流定向凝固纯铝的组织演化

纯铝定向凝固过程加以高密度脉冲电流处理,研究了脉冲峰值电流密度对定向凝固组织的影响。随着脉冲电流密度的增大,定向凝固组织经历了由柱状晶→胞状晶→发达的枝晶→柱状晶3个演化阶段。基于感应磁场与脉冲电流的耦合作用,从电磁流体力学方面分析了高密度脉冲电流对凝固组织形成的作用机制。高密度脉冲电流在金属熔体内感生高频振荡磁场,并感生动态径向电磁压力,影响凝固界面上方金属液流场分布与金属凝固前沿的温度梯度,并对枝晶臂有冲刷作用,从而改变凝固组织形态。     

铸型冷却强度对脉冲电流细化纯铝凝固组织的影响

通过改变脉冲电流参数和铸锭的冷却速度,研究了脉冲电流细化纯铝的规律.试验结果表明:在较快的冷却速度下脉冲电流峰值对组织细化程度的影响明显强于脉冲频率的作用.当频率超过200Hz后电流的热效应导致细化效果反而变差,同时电流的作用存在一个极限值,当电流峰值达到125A之后细化效果明显增强,但是继续提高参数,细化效果并没有随之提高.在较慢的冷却速率下,由于增加了脉冲电流的有效作用时间以及晶核迁移的时间,易于获得等轴晶组织.     

脉冲电流对亚共晶Al-Si合金凝固组织的影响

采用自制的脉冲电源,通过调节脉冲电流峰值,研究了脉冲电流峰值对亚共晶Al-Si合金凝固组织的影响。结果表明:随着脉冲电流峰值的增大,合金的的宏观组织愈加细化;微观组织中,先析出相α-Al枝晶形态趋于向等轴晶转变,而共晶Si组织逐渐粗化。     

脉冲电流对过共晶铝硅合金凝固组织及力学性能的影响

将脉冲电流应用于过共晶铝硅合金的凝固过程中,通过改变脉冲电流参数(如峰值电流、脉冲占空比、脉冲频率),研究了各个参数对过共晶铝硅合金凝固组织及性能的影响。实验结果表明,脉冲电流对过共晶铝硅合金凝固组织的细化效果明显;经过脉冲电流处理后,合金试样的显微硬度、布氏硬度均得到很大提高,力学性能明显改善。     

低频低压脉冲电流对纯铝凝固过程的影响

采用自行设计的低频低压脉冲电源对工业纯铝进行处理。脉冲电流处理的熔体宏观组织从外向内生长的长条柱状晶被碎断,外围粗大的树枝晶呈现变短变细趋势。随着脉冲电压不断增加,等轴晶面积不断加大,晶粒尺寸不断减小,影响程度呈现衰弱的趋势。当占空比不断增大时,等轴晶面积和晶粒尺寸的影响呈现先增大后减小的趋势,当占空比为60%时,熔体处理效果最佳。最佳件与未施加脉冲试样相比,布氏硬度、抗拉强度、屈服强度、伸长率分别提高10%、13.9%、9.3%、10.4%。试验表明,脉冲电流影响了铝熔体在凝固过程中的过冷度,使得晶粒细化程度出现波动。这种影响是多种参数共同作用的结果,但并不是线性关系。     

脉冲电流在纯铝凝固过程中的应用

从脉冲电流内在因素(如脉冲电流类型、脉冲电流参数选择等)和电流外在因素(如脉冲电流施加方式、通电时间控制等)两方面介绍了脉冲电流影响纯铝凝固组织的研究现状。从促进形核因素,如脉冲磁力作用、团簇结构理论、过冷度的影响、降低形核势垒;抑制晶粒生长因素,如焦耳热效应和Peltier热效应、枝晶断裂等多方面探讨了脉冲电流影响纯铝凝固组织的机理。并指出在机理方面尚未形成定论,将该项技术应用于工业生产存在一定的困难。但随着对其研究深入,必将成为未来先进的绿色凝固技术。     

脉冲电流对Al-4.5Cu合金定向凝固组织的影响

研究了脉冲电流对Al-4．5Cu合金定向凝固过程及组织的影响。结果表明，随着脉冲电流峰值和频率的增大，Al—4．5Cu合金柱状晶被熔断，形态由细条状变为不连续，失去其定向凝固的取向性；且柱状晶间距随电流峰值和频率的增大而减小。由脉冲电流的引入而产生的脉冲磁压力及焦耳热效应在固液界面处造成的强烈扰动是定向凝固组织失去取向性的主要原因。     

脉冲电流对AZ91镁合金凝固组织和力学性能的影响

通过调节脉冲电流峰值电压,研究了脉冲电流峰值电压对AZ91镁合金凝固组织和力学性能的影响,并与MgCO3变质处理进行了对比。结果表明,随着脉冲电流峰值电压的增大,合金的凝固组织愈加细化,力学性能不断提高;当脉冲电流峰值电压达到2000V时,脉冲电流处理试样的抗拉强度比未处理试样提高了25%、伸长率提高了128%,比变质处理的抗拉强度提高了4%、伸长率提高了14%。     

Grain refinement of pure aluminum by direct current pulsed magnetic field and inoculation

The combined effects of direct current pulsed magnetic field (DC-PMF) and inoculation on pure aluminum were investigated, the grain refinement behavior of DC-PMF and inoculation was discussed. The experimental results indicate that the solidification micro structure of pure aluminum can be greatly refined under DC-PMF. Refinement of pure aluminum is attributed to electromagnetic undercooling and forced convection caused by DC-PMF. With single DC-PMF, the grain size in the equiaxed zone is uneven. However, under DC-PMF, by adding 0.05% (mass fraction) Al–5Ti–B, the grain size of the sample is smaller, and the size distribution is more uniform than that of single DC-PMF. Furthermore, under the combination of DC-PMF and inoculation, with the increase of output current, the grain size is further reduced. When the output current increases to 100 A, the average grain size can decrease to 113 μm.     

Refining of pure aluminum cast structure by surface pulsed magneto-oscillation

A technique termed surface pulsed magneto-oscillation (SPMO) was developed for refining the solidification structure of metals and alloys. Its working principles are to allow an electropulse to pass through a cookie-like induction coil mounted on the top of a mold to produce pulsed electromagnetic fields (EMFs) which are expected to modify the solidification process and structure of ingots. The experimental results showed that an electropulse flowing in the induction coil can make pure aluminum cast structures transform radically from the columnar to equiaxed grains. In order to examine the origin of equiaxed grains, the steel gauze was applied to the mold to hinder the migration of free grains induced by the pulsed electromagnetic fields. Through comparison of cast structures it was showed that the equiaxed grains should originate from the upper surface of the melt and/or top mold wall. And the forced convection induced by the pulsed magneto-oscillation plays a vital role in the formation of cast structure.     

高密度脉冲电流作用下LY12铝合金的凝固组织

研究了高密度脉冲电流作用下ＬＹ１２铝合金的凝固组织,试验结果表明嵩密度的脉冲电流可明显地改善该合金凝固组织。和未经电流处理的样品相比,其组织明显细化和等轴化,且脉冲电流愈强,且脉冲电流愈强,这种效果愈显著。     

液态下施加直流电对工业纯铝凝固组织的影响

研究了在不同电流强度、处理时间和铝液处理量下,直流电处理对工业纯铝凝固组织的影响。实验结果表明,液态下施加直流电处理,可以细化工业纯铝的凝固组织,使粗大的柱状晶变为细小的等轴晶。处理参数不同,对铝锭宏观组织的细化程度不同:随着电流强度的增大,晶粒尺寸先减小后增大,当电流强度为20.5 A时,凝固组织基本为细小均匀的等轴晶;处理时间和铝液处理量对直流电处理也有较大的影响,只有在合适的条件下才能得到细小均匀的凝固组织。     

电脉冲对取向硅钢凝固组织的影响研究

对取向硅钢熔融态钢液进行处理,对比研究了不同脉冲参数的作用效果。结果表明,电脉冲对钢锭晶粒组织具有明显的细化作用,凝固组织等轴晶比例大幅上升。在脉冲电容、频率、处理时间和电压中,影响等轴晶比例的最显著性因素为脉冲频率;最优正交实验参数为:电容1 200μF,脉冲频率1 Hz,处理时间5 s,脉冲电压800 V;随着输入能量的增大,等轴晶率先增大后减小,脉冲输入能量为某值时,等轴晶率最大,通过经典形核理论和热力学对这一现象进行了解释。     

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.