单带式连铸结晶器内熔体在静磁场下的流动行为模拟

为研究单带式水平铸造结晶器内熔体在静磁场制动下的流动行为,基于有限体积法建立一个描述水平薄带连铸结晶器内电磁场-凝固传输过程耦合的三维数学模型。通过把磁场和凝固传输过程原本相互影响的双向耦合过程简化为静磁场对凝固传输过程的单向作用,采用间接耦合法计算电磁-凝固传输过程,分别以ANSYS计算的两种外形的真实磁场和文献中所用虚拟条形磁场作为静磁载荷,计算各种棱廓的磁场和不同磁感应强度值对结晶器内流动行为的影响。结果表明,以0.2 T恒值横向贯穿结晶器的虚拟磁场对熔体流动控制的综合效果较好,竖直条形比水平条形磁场更优;由于磁场存在衰减,导致真实磁场在整个结晶器截面的流动形态不一致,其值为0.4 T时对流动的修正效果最好,但较虚拟磁场差。该计算模型及研究方法和结果为改进磁流修正装置和结晶器内流动的后续研究提供依据和参考。     

磁场作用下镍基高温合金定向凝固的研究进展

磁场控制定向凝固为制备高质量合金及铸件提供了新的途径,对提高产品冶金质量、发展新的制备工艺具有重要意义.概述了近年来磁场作用下镍基高温合金定向凝固的主要研究进展,介绍了磁场与金属导电熔体间的几种典型效应,系统总结了静磁场、交变磁场、脉冲磁场和行波磁场作用下镍基高温合金定向凝固组织的演变规律,磁场对杂晶等典型凝固缺陷的影响以及磁场对高温合金蠕变性能的影响,探讨了不同类型磁场作用下凝固组织和缺陷的形成机制.最后,对高温合金磁场定向凝固技术的发展趋势和突破点进行了展望.     

Q235钢材料拉伸时磁记忆效应的试验研究

铁磁性金属材料广泛应用于锅炉、球罐等压力容器以及其他工业设备中,为了探讨金属磁记忆技术应用于典型铁磁特性材料时表现出的磁记忆特征,探索该技术在弱磁性材料上的工程实用性,对Q235钢材料试件拉伸过程进行了磁记忆检测试验。利用金属磁记忆方法对Q235钢材料拉伸过程的不同阶段进行磁场检测,得到该材料在不同阶段的磁信号,分析磁记忆曲线并确定材料的应力集中情况,从而验证了金属磁记忆检测方法的可行性。     

方波脉冲电流对ZA27合金凝固组织的影响

研究了方波脉冲电流对ZA27合金凝固组织的影响。结果表明脉冲电流的波形关系到谐波的频域及能量在其频域上的分布。脉冲电流诱发凝固系统处于振荡状态,脉冲电流的谐波的频域及能量分布影响到形成临界晶核所需的原子数。团簇表面熔体的振荡状态及润湿状态,原子的扩散激活能和整体熔体对振荡频率的响应。方波脉冲电流具有丰富的谐波,其高次谐波所引起的振荡的振幅衰减较慢,因而具有较好的孕育变质作用效果。     

交变磁场对激光熔覆铁基复合涂层宏观形貌的影响及其微观组织演变

通过特殊设计的电路及作用线圈制作了交变磁场发生装置,并用其研究了不同磁场强度对激光熔覆铁基涂层宏观形貌和显微组织的影响。基于电磁学及金属凝固原理,揭示了激光熔覆涂层的固化过程和磁场诱发熔覆涂层柱状树枝晶向等轴晶转变的主要机制。实验结果表明:在交变磁场作用下,熔池金属液表面产生的趋肤效应和交变电磁力使凝固后熔覆层的表面形态呈波浪式,熔高和横截面积均随磁场电流的增加而减小,但熔宽变化不大。熔池内部产生的电磁力驱动熔体流动使树枝晶熔蚀和机械折断,游离的破碎枝晶成为新的形核核心,增加了形核率,从而促使熔覆层顶部组织由树枝晶向等轴晶转变。随着磁场电流的增加,等轴晶区扩大,但涂层底部的组织变化不明显。     

金属凝固过程晶粒组织模拟研究进展

凝固过程中的晶粒组织直接影响材料的高温力学性能和耐腐蚀性能，对金属凝固时晶粒组织的形成机理和控制方法的研究非常重要，以航空用镍基高温合金叶片为例，对其在凝固过程中微观组织形成过程的计算机模拟的最新进展作了较详细的介绍。     

拉伸变形过程中磁记忆效应及微观表征的试验研究

针对金属磁记忆技术在工程应用中磁信号的定量问题,从微观视角探索了宏观磁记忆信号与金相组织的关系。在Q235材料静载拉伸过程中不同变形阶段磁记忆信号特征分析的基础上,通过制备标准拉伸试样进行拉伸过程中磁记忆信号与微观金相组织的同期观测,研究了宏观上磁记忆信号特征和微观、细观层面上的金相表征之间的对应关系。结果表明：金属材料内部的磁场分布变化与应变变化有关,金属材料内部磁场信号随着变形不均匀而产生磁场分布不均匀的变化。     

亚快速凝固过程中瞬态界面传热的研究进展

在亚快速凝固过程中,基体与熔体间的界面传热直接影响着熔体凝固过程以及凝固坯壳的组织形貌和表面质量,而瞬态界面传热又是其中的关键问题。重点从瞬态界面传热的研究方法、影响瞬态界面热流的因素、瞬态界面热流对凝固组织的影响等三个方面综述了目前国内外瞬态界面传热的研究进展,并提出目前研究中存在的问题及今后的研究方向。     

压缩机用直线振荡电机防失磁设计研究

针对动磁式直线振荡电机中所用钕铁硼材料失磁的问题,对钕铁硼材料在高温和交变磁场环境中的防失磁设计进行了研究。修正了以往永磁体设计的最佳工作点准则;利用磁路法推导了永磁体在工作温度下的最大去磁工作点的数学表达式,定性地分析了电机的结构参数对最大去磁工作点的影响;利用常温下永磁材料的磁性能推导了工作温度下的拐点位置,给出了高温下直线振荡电机中的钕铁硼材料失磁的判定公式,为直线振荡电机的结构优化设计提供了一个必要的约束条件;对40 M和40 UH两种牌号的钕铁硼材料进行了失磁实验。研究结果表明:实验结果与理论计算结果相一致,该方法可用于钕铁硼永磁材料的选择和直线振荡电机的防失磁设计。     

脉冲磁处理金刚石结块的实验及磁场数值模拟

采用热压烧结方法制备金刚石结块,对金刚石结块进行脉冲磁处理。分别对经脉冲磁处理和未经磁处理的金刚石结块进行冲击韧性实验,检测经脉冲磁处理和未经磁处理的金刚石结块的冲击功,观察金刚石结块在冲击实验后的断口显微组织。对脉冲磁处理的磁场进行瞬态磁场数值模拟。实验结果表明,经脉冲磁处理后的金刚石结块冲击韧性平均提高35.4%,断口晶粒间隙明显减小。数值模拟结果说明,金刚石结块侧边缘磁场强度较大,磁场应力集中,周期变化的磁场应力会引发磁致振荡效应。实验和数值模拟结果表明,脉冲磁处理可以改善金刚石结块性能。     

高温熔体粘度仪在半导体熔体研究中应用

本文介绍带可调水平磁场的高精度高温熔体粘度测量仪在半导体熔体粘度测试中的应用。该仪器试验用料少、测试温度范围宽、磁场均匀可调、精度高。利用回转振动法对硅、锗等半导体熔体的粘度进行测试分析,获得许多有意义的结果。     

金属快速凝固冷却装置及其实验应用

针对合金凝固过程中无法准确调节合金冷却凝固速率的问题,设计了双控金属凝固冷却设备.该装置通过冷却水循环系统、水流速控制系统、温度测量系统实现对合金凝固过程中冷却速率变化的定量评估.以Al-18％Si、Al-25％Si为测试合金,研究冷却速率的变化对凝固组织和拉伸性能的影响.实践表明,双控金属凝固冷却设备可以实现对合金冷...     

48MnV钢拉压疲劳过程中的磁记忆信号变化

为探索金属磁记忆信号在材料疲劳过程中的变化规律，选用48MnV钢为材料，以其疲劳极限为负载作标准拉压疲劳试验，并采用金属磁记忆诊断仪检测材料疲劳过程中磁记忆信号的变化。试验结果表明，磁记忆信号在整个疲劳过程中表现出振荡、突变和收敛三大规律，即：磁记忆信号随疲劳循环次数的增加而上下振荡；在500万次疲劳循环附近，磁记忆信号存在一个突变点；该突变点前后，磁记忆信号随疲劳循环次数增加均有明显的收敛现象。     

振动技术在金属凝固中的应用与发展

介绍了机械振动和超声波振动在金属凝固过程中作用的研究现状，分析了在金属凝固过程中施加振动可以细化晶粒、改善组织、提高性能的原因，并对21世纪振动细晶技术的前景进行了展望。无污染的物理细晶技术无疑将在新世纪倍受关注，超声波在冶金中的应用有望再度成为材料领域的研究热点，而输出峰值高、负荷小的电磁脉冲超声波将会成为超声凝固细晶技术的新亮点。     

偏置优化对Terfenol-D致动器性能的影响

从分析Terfenol-D材料的磁致伸缩机理出发,引申出预应力和偏置磁场是影响超磁致伸缩致动器性能的重要因素.零偏置磁场驱动下不同预应力对致动器位移输出影响的实验和零预应力下两种偏置磁场对致动器输出性能的比较实验,验证了合理选择预应力和偏置磁场可有效地改善致动器性能的论点.预应力和磁偏置的实验矩阵确定了不同预应力对应的优化偏置磁场,实际设计中需根据致动器要求确定优化的偏置条件.     

部分凝固Sn-Pb共晶合金的显微组织和流变性

用可液淬取样的同轴双筒粘度仪,研究了Sn-Pb共晶合金在切变流动中的凝固组织和流变性质。结果表明：切变凝固的共晶组织是由粒状组织单元构成的,单元内有三种不同形态的共晶区域。凝固中的合金浆粒具有非牛顿流体的流动性质。     

三轴磁通门磁梯度仪转向差校正方法研究

三轴磁通门传感器应用广泛,但其自身固有的零偏误差、灵敏度误差以及三轴非正交误差对其磁场测量精度有着较大的影响。针对磁通门梯度仪中磁传感器自身的性能参数和摆放方位不一致问题,提出了转向差的校正方法:分别建立了磁通门传感器误差的自校准和互校准数学模型,并采用神经网络算法和最小二乘算法对模型参数进行求解。仿真和试验结果表明,整个校正过程简单可行,在不需要三轴无磁转台以及恒定磁场标准装置等复杂试验设备情况下,利用磁通门梯度仪在稳定的地磁场环境下采集多组磁场数据,能有效降低磁梯度仪转向差引起的测量误差。     

电磁力在铸造工艺中的应用

电磁力用于铸造工艺的最大特点,是以非接触的方式,从外部控制高温液态金属的流动和形状,避免混入杂质,大幅度减少铸件表面缺陷,提高产品质量。 1. 直流磁场的应用 (1)感生电流电磁力的应用 ①控制对流 让金属液在直流磁场内凝固,控制自然对流,可得到柱状晶体组织。调节磁场强度或磁场方向,就可以控制液态金属凝固后的组织。     

双线圈超磁致伸缩换能器三维磁场分析与优化

针对超磁致伸缩换能器工作性能以及磁场环境问题,对超磁致伸缩换能器磁场强度、漏磁以及超磁致伸缩材料(GMM)棒磁场均匀率进行了研究,并基于GMM设计了一种双线圈换能器。在分析了GMM特性以及超磁致伸缩换能器工作原理的基础上,提出了以增大GMM棒磁场强度、减少漏磁和提高磁场均匀率为设计原则,将GMM棒轴线方向上磁场强度作为评价标准,采用COMSOL Multiphysic有限元仿真软件对双线圈超磁致伸缩换能器进行三维磁场仿真,分析了超磁致伸缩换能器在工作过程中上下导磁体和导磁回路的结构参数对磁场均值大小和磁场均匀率大小的影响规律。研究结果表明:随着导磁体半径的增加,GMM棒磁场均匀率先增加然后增幅缓慢趋于平衡,磁场均值先不变,然后大幅降低;随着导磁回路相对磁导率增加,GMM棒磁场强度均值大幅增加,当相对磁导率达到1 500时,磁场强度均值基本趋于平衡,经过优化,磁场均匀率从59.7%提高到90.5%,增幅为30.8%。     

滑动轴承磁流体薄膜和润滑特性的研究

在横向外磁场作用下，同时伴随磁流体中磁粒子的转动时，推导磁流体薄膜中压力的雷诺方程表达式；研究不同载体类型的磁流体在外磁场作用下，对无限长挤压薄膜轴承和滑动轴承的润滑特性的影响。结果表明：磁场增加磁流体液膜的粘度，提高薄膜承载力，而对轴承的滑动摩擦力影响很小。