平板式感应加热线圈磁场的分布特性

平板式感应加热加热死区的存在,使其不能广泛应用于工业领域.为了研究它的工业应用的潜力,文中对感应加热的核心部件——线圈进行了深入研究.依据经典电磁场理论,研究了线圈的磁场分布特性,先对圆环电流进行研究,计算它的磁场分布,进而对饼式线圈的磁场分布特型进行有限元计算,并与实验采集数据对比后,总结出饼式线圈的磁场分布特性.此特性表明,采用饼式线圈的平板感应加热,板上必然会出现加热死区.因此加热均衡性的实现需要对整个装置进行全方位的改进.以上结论可为平板式感应加热的后续研究提供参考.     

低频电磁水平半连续铸造中磁场的分布及其对宏观偏析的影响

采用数值模拟的方法研究了低频电磁水平半连续铸造7075铝合金中不同强度及频率的磁场在熔体中的分布,并采用试验的方法研究了不同条件的磁场对铸锭宏观偏析的影响.将使用传统水平半连续铸造生产出的铸锭与低频电磁水平半连续铸造生产的铸锭进行了比较.研究结果表明:在传统水平半连续铸造工艺条件下,铸锭中易出现较严重的负偏析及重力偏析;然而,在低频电磁水平半连续铸造过程中,低频电磁场的存在明显削弱了铸锭中的宏观偏析.此外,磁场在熔体中的分布情况将直接影响其作用效果,提高磁场强度及适当降低磁场频率均有利于对宏观偏析的改善.     

研究合金定向凝固组织的脉冲磁场设备的研制

介绍了脉冲电磁场发生设备的工作原理 ,设计等。并介绍了其如何与合金的定向凝固设备结合 ,以实现对合金的定向凝固组织在脉冲电磁场作用下的研究。     

25Cr20Ni耐热钢电磁场离心铸造组织的研究

研究了电磁场离心铸造２５Ｃｒ２０Ｎｉ耐热钢的凝固组织特征。离心铸型中的液态金属在稳恒磁场中高速旋转时，电磁力使液相朝着与旋转方向相反的方向流动，导致柱状晶生长方向改变，出现向铸型旋转方向偏转的倾斜柱状晶。当作用于液态金属中的磁通量密度增加时，由电磁力引起的流动现象更加显著，使固液界面处的技状晶折断，液相呈等轴晶方式凝固。凝固组织中的等轴晶尺寸和柱状晶区内的二次枝晶臂间距随磁通量密度增加而减小。     

电磁场在材料凝固过程中的应用及发展

电磁场作为一种可控的物理场,因其具有独特的性能而使其在材料科学研究和加工中的应用十分广泛.介绍了电磁场处理在材料凝固过程中的应用和发展趋势,对从事冶金和铸造领域研究的人员有一定的参考价值.     

超声及电磁场对铝合金熔体影响的数值模拟及试验研究

针对铝合金熔体的超声及电磁搅拌处理过程,创建了超声场、电磁场、流场和温度场的数学模型,并采用COMSOL Multiphysics软件求解模型,得到了超声场、电磁场和超声/电磁复合场对铝合金熔体内流场和温度场的分布规律,并通过试验对模拟结果进行了验证。结果表明,增加超声功率使得声压幅值和流场的流动速率均随之增加,同时会使熔体的温度梯度逐渐减小;施加电磁场后产生的电磁搅拌改变了熔体的流动方向且使熔体的流动速率显著增大,这对熔体的温度分布产生了较大影响;在超声和电磁复合场下,电磁场比超声场对熔体流场和温度场的影响更大,且占主导地位。数值模拟结果和试验结果符合较好。     

双锭电磁铸造实验研究

通过对双锭电磁铸造模拟实验，研究了感应线圈内磁场分布，以及感应线圈以结方式、铸锭间距、电源频率和电流的变化时磁场分布的影响，为指导铸造工艺提供参考。     

熔体的定向受迫流动对高纯A1柱状晶生长特征的影响

研究了在离心力场和电磁场作用下融熔高纯Ａ１的凝固现象。研究结果表明，在二种力场共同作用下，产生的熔体定向受迫流动对柱状晶的生长方向和形态有很大影响，柱壮晶朝向迎流一侧发生倾斜，并随着离心转达和磁场强度的增加，柱状晶细化，倾斜角度增加。首次利用柱状晶间层流边界层理论解释了这一现象。     

TC4钛合金与LD10铝合金感应摩擦焊接头的组织与性能

利用感应电磁场对焊接过程热与物质流动作用,改善异种金属摩擦焊接头的组织与性能。采用光学金相、扫描电镜及室温拉伸实验与对比分析的方法,研究了外加电磁场对弱磁性材料TC4钛合金与LD10铝合金摩擦焊接头焊合区的显微组织、主要合金元素扩散行为及室温力学性能的影响。结果表明:外加电磁场作用使TC4钛合金与LD10铝合金摩擦焊接头铝合金侧动态再结晶区宽度增大;同时,感应电磁场通过影响摩擦副合金材料内部电子密度状态等,促进了摩擦焊接过程中主要合金元素Al和Ti在焊合区的扩散过程,并且提高了TC4钛合金与LD10铝合金摩擦焊接头的拉伸强度。其中,外加电磁场在顶锻保压阶段的影响更为明显。     

COUPLED SIMULATION OF 3D ELECTRO-MAGNETO-FLOW FIELD IN HALL-HEROULT CELLS USING FINITE ELEMENT METHOD

Two full 3D steady mathematical models are developed by finite element method （FEM） to calcalate coupled physics fields. the electro-magnetic model is built and solved first and so is the fluid motion model with the acquired electromagnetic force as source body forces in Navier-Stokes equations. Effects caused by the ferromagnetic shell, busbar system around, and open boundary problem as well as inside induced current were considered in terms of the magnetic field. Furthermore, a new modeling method is found to set up solid models and then mesh them entirely with so-called structuralized grids, namely hex-mesh. Examples of 75kA prebaked cell with two kinds of busbar arrangements are presented. Results agree with those disclosed in the literature and confirm that the coupled simulation is valid. It is also concluded that the usage of these models facilitates the consistent analysis of the electric field to magnetic field and then flow motion to the greater extent, local distributions of current density and magnetic flux density are very much dependent on the cell structure, the steel shell is a shield to reduce the magnetic field and flow pattern is two dimensional in the main body of the metal pad.